Роль белков в жизни: Ошибка выполнения

16.Роль белков в жизнедеятельности организма, источники, потребность. Пути повышения белковой полноценности питания. Искусственные продукты.

Белки относятся к незаменимым веществам, необходимым для жизни, роста и развития организма. Недостаточность белка в организме приводит к развитию алиментарных (от лат. alimentum — пища) заболеваний.

Белки используются:

– как пластический материал для построения различных тканей и клеток организма, гормонов, ферментов, антител и специфических белков.

-необходимый фон для нормального обмена в организме других веществ, в частности витаминов, минеральных солей.

-участвуют и в поддержании энергетического баланса организма.

-За счет белка восполняется 11 —13% затраченной энергии.

Классификация Все белки принято делить на

1). простые (протеины) соединения, включающие в свой состав лишь полипептидные цепи,

2). сложные (протеиды) соединения, в которых наряду с белковой молекулой имеется также небелковая часть, так называемая простетическая группа.

К числу простых белков относятся альбумины, глобулины, глютелины. Альбумины и глобулины составляют основную часть белков сыворотки крови, молока и яичного белка. Глютелины относятся к растительным белкам и характеризуются низким содержанием таких аминокислот, как лизин, метионин и триптофан.

К сложным белкам относятся нуклеопротеиды, гликопротеиды, липопротеиды, фосфопротеиды, простетическую группу которых составляют нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы, фосфорная кислота и др.

Белок составляет основу протоплазмы и ядер клеток, а также межклеточных веществ. Важное значение имеют специфические белки. Например, белок глобин входит в состав гемоглобина эритроцитов и способствует осуществлению дыхательной функции организма. Миозин и актин обеспечивают мышечное сокращение, у – глобулины образуют антитела, которые предохраняют организм от возбудителей инфекционных болезней.

Белок, образующий с каротином зрительный пурпур (родопсин) сетчатки глаза, обеспечивает нормальное восприятие света.

Основными составными частями и структурными компонентами белковой молекулы являются аминокислоты. Биологические свойства белков определяются их аминокислотным составом и усвояемостью.

Пищевая ценность белков определяется

-качественным

-и количественным соотношением отдельных аминокислот, образующих белок.

Белки пищи в процессе пищеварения распадаются на аминокислоты, которые, поступая из кишечника в кровь и далее в ткани, используются для синтеза белка организма.

Из 80 известных аминокислот в науке о питании интерес представляют 22—25 аминокислот, которые наиболее часто представлены в белках продуктов питания, используемых человеком.

Различают заменимые и незаменимые аминокислоты.

Заменимые аминокислоты могут синтезироваться в организме. К ним относятся: аланин, аспарагиновая кислота, пролин, серии, тирозин, цистин, цистеин и др.

Незаменимые аминокислоты в организме не синтезируются и могут поступать только с продуктами питания. В настоящее время незаменимыми считаются 9 аминокислот: валин, гистидин, метионин, триптофан, треонин, фенилаланин, лизин, лейцин, изолейцин.

Наиболее полный комплекс незаменимых аминокислот содержат белки животного происхождения (мясо, рыба, яйца, молоко, молочные продукты).

Для полного и наиболее оптимального удовлетворения потребности организма в аминокислотах 60% суточного количества белка у взрослого человека и 80% у детей должно поступать за счет продуктов животного происхождения.

Потребность в белке зависит от

-возраста,

-пола,

-характера трудовой деятельности и т. д.

Белковыми резервами организм не обладает и требует постоянного поступления белка с пищей. В зависимости от характера труда (тяжесть выполняемой работы) рекомендовалось считать нормой 110—130 г белков в день.

Говоря о потребности в белке, необходимо сказать об азотистом балансе организма. Различают

-азотистое равновесие,

-положительный азотистые балансы

-отрицательный азотистые балансы

Для улучшения аминокислотного состава пищевых продуктов в настоящее время предлагаются различные методы их обогащения. Например, апробируется обогащение круп, макаронных изделий за счет добавления белка обезжиренного молока — казеина. Разрабатываются условия получения белковых обогатителей из непищевых отходов: хлопкового, подсолнечного жмыха и т. д.

Белки и их роль | Содержание белков в продуктах питания

Белки и их роль | Содержание белков в продуктах питания Обратно в Состав продуктов

Трудно определить, какой пищевой компонент наиболее важен для человека. Дефицит любого из них может привести к серьезным последствиям для организма. Тем не менее, классическое определение жизни как «формы существования белковых тел» возникло не случайно. Роль белков (протеинов)

– ключевая во всех процессах биохимических систем. 

Важность этих веществ определена в первую очередь тем, что любые изменения и реакции, протекающие в организме, требуют участия ферментов (ускорителей или биологических катализаторов), которые по своей химической природе являются белками. Только благодаря ферментам в клетке идут многие реакции, которые ученые до сих пор не могут воспроизвести в пробирке, даже используя самые последние достижения в области химии.

Важными функциями белков являются:

• пластическая – протеины составляют 15-20% сырой массы различных тканей, являясь основой для межклеточного пространства и строительства клеток;
• транспортная – эти вещества обеспечивают транспорт как на клеточном уровне (через клеточную стенку в обе стороны, через мембрану органелл и органоидов), так и на уровне организма, перенося с кровью различные вещества;
• регуляторная – при помощи белков регулируются различные процессы, а именно:
  • некоторые гормоны представлены белками, например, инсулин, все гормоны передней доли гипофиза и др. ;
  • все рецепторы в организме состоят из белков или работают с их участием;
  • протеины осуществляют внутриклеточную передачу сигналов;
  • регулируют активность других ферментов (протеинкиназы и протеинфосфатазы, шапероны) и пр.
  • антитела, ключевые молекулы иммунитета, тоже относятся к данному классу веществ.

По своей химической природе белки представляют собой высокоорганизованные полимерные соединения, составными звеньями которых являются аминокислоты. Другое название белков – протеины – было выбрано неслучайно, т.к. с греческого слово «proteois» переводится как «первостепенной важности». Белки состоят из следующих химических элементов: углерод (50-55%), кислород (20-23%), азот (12-19%), водород (6-7%), сера (0,2-3,0%).

По структуре протеины разделяют на две большие группы: глобулярные (имеют сферическую форму) и фибриллярные (имеют нитевидную форму). К глобулярным белкам, как правило, относятся ферменты, иммуноглобулины, альбумины и т. д., к фибриллярным – коллаген, кератин и ряд других.

Содержание белков в продуктах питания

Все пищевые продукты различаются как по содержанию, так и по аминокислотному составу протеинов. Аминокислотный состав белков в продуктах питания имеет большое значение, т.к. ряд аминокислот являются незаменимыми (эссенциальными). Что это значит? В организме человека многие аминокислоты могут быть синтезированы в результате соответствующих химических реакций (глицин, аланин, пролин, серин, цистеин, аспартат, аспарагин, глутамат, глутамин, тирозин). Однако некоторые из них органы человеческого тела вырабатывать совершенно не способны (валин, изолейцин, лейцин, треонин, метионин, лизин, фенилаланин, триптофан, аргинин, гистидин).

Аминокислоты, которые организм не может синтезировать из предшественников самостоятельно, должны быть получены в полном объеме с пищей. При этом большое значение имеет не просто наличие тех или иных незаменимых аминокислот, а еще и их определенные пропорции, в противном случае пищевой продукт с точки зрения полноценности белка будет оцениваться по наименьшему необходимому содержанию конкретной аминокислоты. Вот почему белки животного происхождения ценнее, чем растительные, однако лучше всего комбинировать оба варианта. 

Более того, из-за наличия разных аминокислот сочетание даже таких родственных продуктов, как пшеничная и ржаная мука, оказывает положительное диетологическое воздействие. Поэтому смело ешьте макароны с черным хлебом – это полезнее, чем чистые макароны того же суммарного веса.

В наибольшем количестве белки и незаменимые аминокислоты представлены в следующих продуктах питания: молоко, молочные изделия, яйца, мясо и мясопродукты, рыба, морепродукты, бобовые (горох, чечевица, фасоль, соя), крупы, хлеб, картофель и др. Многие из них не нуждаются в комментариях, однако некоторые являются постоянными источниками для обсуждения. К примеру, так уж случилось, что сое пришлось стать одним из первых продуктов, полученных при помощи генетически модифицированных организмов (ГМО).

Опуская лишние дискуссии о пользе или вреде таких продуктов, следует отметить, что далеко не вся соя, представленная на рынке, получена с использованием данных технологий. Тем не менее, именно она стала жертвой потока негативной (и при этом малообоснованной) информации о ГМО. 

Покупатели отреагировали на это очень быстро, и продукты с использованием сои стали продаваться значительно хуже. Производителям пришлось выводить ее из состава своей продукции. Но что это означало? Технологически порой просто необходимо добавлять некоторые белки в продукты питания (например, колбасы, мясные изделия), и обычно это соевый белок. Однако теперь, чтобы убрать сою с этикетки, используют, к примеру, белок свиной шкурки (состоящий практически полностью из неперевариваемого и неусваиваемого коллагена). 

В масштабах страны это означает недополучение населением значительного количества полноценных протеинов в продуктах питания, столь популярных в России.

Потребность организма взрослого человека в белке оценивается на уровне от 65 до 117 г/сутки для мужчин, и от 58 до 87 г/сутки для женщин. При этом протеин должен содержать необходимые количества незаменимых аминокислот, что обычно достигается равномерным употреблением в пищу как животных, так и растительных белков (например, каша с молоком или мясом). Рекомендуемая в суточном рационе доля протеинов животного происхождения составляет 50% от общего количества.

Следует также заметить, что при формировании рациона необходимо учитывать и индивидуальные особенности: людям, испытывающим сильные физические нагрузки, требуется меню с высоким содержанием белков в продуктах питания. Беременным женщинам также следует обращать пристальное внимание на уровень протеинов в своем рационе.

Обратно в Состав продуктов

5 ролей белка | Здоровое питание

Стефани Брукшир Обновлено 12 декабря 2018 г.

Белок можно найти в животных источниках, таких как мясо и молочные продукты, или в растительных источниках, таких как бобы, орехи и семена. По данным Министерства сельского хозяйства США, от 10 до 35 процентов потребляемых калорий должны поступать из белка. Каждая клетка вашего тела содержит белок, поэтому удовлетворение потребности в белке имеет важное значение для вашего здоровья.

Строительство тканей и мышц

Белок необходим для построения и восстановления тканей организма. Если вы не получаете достаточного количества белка в своем рационе, это может привести к истощению мышц и другим симптомам. Упражнения, такие как силовые тренировки, вызывают микроразрывы в мышцах, и по мере того, как ваше тело восстанавливает эти разрывы, мышцы увеличиваются. Белок необходим для иммунного ответа, который помогает залечивать крошечные мышечные разрывы. Однако потребление дополнительного белка не поможет вашему телу нарастить дополнительные мышцы.

Производство гормонов

Гормоны — это химические вещества, вырабатываемые железами в одной части тела, которые помогают координировать деятельность и общаться с другими областями. Белковые гормоны связываются с рецепторами на клеточной мембране вместо того, чтобы проникать в клетку напрямую. Гормональные белки, такие как инсулин и окситоцин, играют жизненно важную роль, например, контролируют концентрацию сахара в крови и стимулируют схватки во время родов. Гормоны также могут активировать рост мышц, увеличивая синтез белка или уменьшая расщепление белка.

Ферменты

Ферменты — это белки, которые связываются с молекулами для ускорения химических реакций. Они играют роль во многих действиях, таких как сокращение и расслабление мышц, а также в передаче нервных импульсов. Амилаза и липаза — это ферменты, которые помогают переваривать углеводы и жиры. Фермент АТФаза выводит клеточные токсины и необходим для расщепления аденозинтрифосфата или АТФ, который высвобождает энергию.

Иммунная функция

Антитела представляют собой специализированные конфигурации белков, которые обеспечивают специфическую иммунную защиту от захватчиков. Они вырабатываются организмом, когда он подвергается воздействию определенных антигенов, таких как бактерии, вирусы и грибки. Белки комплемента поддерживают иммунную систему как вторую линию защиты. Они могут создавать отверстия в бактериальных стенках, способствовать воспалению, которое поражает макрофаги, уничтожающие вторгшиеся организмы, и прикрепляться к чужеродным веществам.

Энергия

Белок расщепляется на аминокислоты во время пищеварения и дает четыре калории на грамм. Включение белка в пищу может помочь вам чувствовать себя более сытым и дольше сохранять чувство сытости. Хотя белок можно использовать в качестве источника энергии, основным источником энергии для организма являются углеводы. Соблюдение диеты с нежирными белками, такими как бобы и рыба, сложными углеводами, такими как цельнозерновые продукты и овощи, и полезными жирами, такими как оливковое масло и авокадо, — лучший способ обеспечить ваше тело энергией.

Ссылки

• Министерство сельского хозяйства, здравоохранения и социальных служб США: Диетические рекомендации для американцев 2010
• Государственный университет Оклахомы: Белки и организм
• Британская энциклопедия: Белки

Writer Bio

Стефани Брукшир является зарегистрированным диетологом с 20 лет5. Она работает консультантом по похудению и консультантом по питанию. Брукшир имеет степень бакалавра наук в области питания Университета Аризоны и получает степень магистра наук в области питания в Государственном университете Сан-Диего.

Наука и повседневное применение, версия 1.0

Перейти к содержимому

Белки являются «рабочими лошадками» организма и участвуют во многих функциях организма. Как мы уже говорили, белки бывают всех размеров и форм, и каждый из них специально структурирован для выполнения своей конкретной функции. На этой странице описаны некоторые важные функции белков. Читая их, имейте в виду, что для синтеза всех этих различных белков требуется достаточное количество аминокислот. Как вы понимаете, диета с дефицитом белка и незаменимых аминокислот может нарушить многие функции организма. (Подробнее об этом позже в модуле.)

Рисунок 6.9. Примеры белков с различными функциями, размерами и формами.

 

Основные типы и функции белков приведены в таблице ниже, а последующие разделы этой страницы содержат более подробную информацию о каждом из них.

Типы белков и их функции
Тип	Примеры	Функции
Структура	Актин, миозин, коллаген, эластин, кератин	Придают тканям (костям, сухожилиям, связкам, хрящам, коже, мышцам) силу и структуру
Ферменты	Амилаза, липаза, пепсин, лактаза	Расщепляет макронутриенты на более мелкие мономеры, которые могут усваиваться; выполняет шаги в метаболических путях, чтобы обеспечить использование питательных веществ
Гормоны	Инсулин, глюкагон, тироксин	Химические мессенджеры, которые перемещаются в крови и координируют процессы в организме
Гидравлический и кислотно-щелочной баланс	Альбумин, гемоглобин	Поддерживает надлежащий баланс жидкости и рН в различных частях тела
Транспорт	Гемоглобин, альбумин, белковые каналы, белки-носители	Переносят вещества по телу с кровью или лимфой; помогают молекулам преодолевать клеточные мембраны
Оборона	Коллаген, лизоцим, антитела	Защита организма от чужеродных патогенов

Таблица 6. 2. Типы белков и их функции

 

Структура

В организме человека обнаружено более ста различных структурных белков, но самым распространенным на сегодняшний день является , 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 представляет собой прочный волокнистый белок, состоящий в основном из аминокислот глицина и пролина. В его четвертичной структуре три нити белка переплетаются друг с другом, как веревка, а затем эти нити коллагена перекрываются с другими.

Рисунок 6.10. Трехспиральная структура коллагена

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 белковые фибриллы делают ее эластичной. 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 один сильный волокнистый белок — 9.0055 , важный компонент кожи, волос и ногтей.

Ферменты

представляют собой 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 100 химических реакций, и для большинства из них требуются ферменты. Одна только печень содержит более 1000 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. 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 сам белок, включают ферменты.

Рисунок 6.11. Ферменты – это белки. Работа фермента состоит в том, чтобы предоставить веществам место для химической реакции и образования продукта, а также уменьшить количество энергии и время, необходимое для этого.

ВИДЕО: «Ферменты» от Amoeba Sisters, YouTube (28 августа 2016 г.), 5:46 минут. В этом видео демонстрируется действие ферментов.

 

Гормоны

Белки отвечают за синтез гормонов. – химические мессенджеры, вырабатываемые 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

Адекватное потребление белка позволяет основным биологическим процессам организма поддерживать гомеостаз (постоянные или стабильные условия) в изменяющихся условиях окружающей среды. Одним из аспектов этого является баланс жидкости, обеспечивающий правильное распределение воды в различных частях тела. Если слишком много воды внезапно перемещается из крови в ткани, результатом является отек и, возможно, гибель 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 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 9.0055 . Наличие альбумина в крови делает концентрацию белка в крови близкой к таковой в клетках. Следовательно, обмен жидкости между кровью и клетками не является экстремальным, а сводится к минимуму для сохранения гомеостаза.

Рисунок 6.12. 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. 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, циркулирующие в крови, такие как протоны водорода (H ⁺ ), кальций, калий и магний. Альбумин действует как буфер против резких изменений концентрации этих молекул, тем самым уравновешивая рН крови и поддерживая гомеостаз. Белок гемоглобин также участвует в кислотно-щелочном балансе, связывая протоны водорода.

Транспорт

Белки также играют жизненно важную роль в транспортировке веществ по телу. Например, 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.

Рисунок 6.13. Молекулы перемещаются в клетки и из них через транспортные белки, которые являются либо каналами, либо переносчиками.

 

ВИДЕО: «Натриево-калиевый насос», автор: RicochetScience, YouTube (23 мая 2016 г. ), 2:26 мин. В этом руководстве описывается, как натрий-калиевый насос использует активный транспорт для перемещения ионов натрия (Na+) из клетки и ионов калия (K+) в клетку.

 

Иммунитет

Белки также играют важную роль в иммунной системе организма. Сильные коллагеновые волокна в коже обеспечивают ее структуру и поддержку, но также служат барьером против вредных веществ. Функции атаки и разрушения иммунной системы зависят от ферментов и антител, которые также являются белками. Например, фермент под названием 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. , выделяемые лейкоцитами, 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.

 

ВИДЕО: «Специфический иммунитет, антитела», автор: Carpe Noctum, YouTube (11 декабря 2007 г.), 1 минута. Посмотрите это видео, чтобы увидеть, как антитела защищают от чужеродных злоумышленников.

 

Производство энергии

Некоторые аминокислоты в белках можно разобрать и использовать для производства энергии. Только около 10 процентов пищевых белков ежедневно катаболизируется для производства клеточной энергии. Печень способна расщеплять аминокислоты до углеродного скелета, который затем может быть использован в цикле лимонной кислоты или цикле Кребса. Это похоже на то, как глюкоза используется для производства АТФ. Если диета человека не содержит достаточного количества углеводов и жиров, его организм будет использовать больше аминокислот для производства энергии, что может поставить под угрозу синтез новых белков и разрушить мышечные белки, если потребление калорий также низкое.

Аминокислоты могут использоваться не только непосредственно для получения энергии, но и для синтеза глюкозы посредством глюконеогенеза. В качестве альтернативы, если человек соблюдает диету с высоким содержанием белка и потребляет больше калорий, чем необходимо его организму, лишние аминокислоты будут расщепляться и превращаться в жир. В отличие от углеводов и жиров, белок не имеет специальной системы накопления, которая впоследствии может быть использована для получения энергии.

 

Атрибуты:

• «Функции белков», раздел 6.4 из книги «Введение в питание» (версия 1.0), CC BY-NC-SA 3.0

Авторы изображений:

• Рис. 6.9. «Фермент, антитело и гормон» из «Функции белка», раздел 6.4 из книги «Введение в питание» (версия 1.0), лицензирован CC BY-NC-SA 3.0
.
• Таблица 6.2. «Типы и функции белков» Тамберли Пауэлла лицензированы в соответствии с CC BY-NC-SA 2.0
.
• Рис. 6.