Функції білків – Яку роль відіграють білки в організмі людини?

Набір білків усередині клітини визначає її здоров’я та функціонування. Білки відповідають майже за всі завдання клітинного життя, включаючи форму та внутрішню організацію клітини, виробництво продукції та очищення відходів, а також регулярне обслуговування. Білки також отримують сигнали ззовні клітини та мобілізують внутрішньоклітинну відповідь. Вони є робочою конячкою макромолекул клітини і такі ж різноманітні, як і функції, які вони виконують.

Наскільки різноманітні білки?

Білки можуть бути великими або малими, здебільшого гідрофільними або здебільшого гідрофобними, існувати окремо або як частина багатоелементної структури, часто змінювати форму або залишатися практично нерухомими. Усі ці відмінності виникають через унікальні амінокислотні послідовності, з яких складаються білки. Повністю згорнуті білки також мають відмінні характеристики поверхні, які визначають, з якими іншими молекулами вони взаємодіють. Коли білки зв’язуються з іншими молекулами, їхня конформація може змінюватися непомітно або різко.

Не дивно, що функції білків такі ж різноманітні, як і їх структури. Наприклад, структурні білки підтримують форму клітини, подібну до скелета, і вони утворюють структурні елементи в сполучних тканинах, таких як хрящі та кістки у хребетних. Ферменти є іншим типом білка, і ці молекули каталізують біохімічні реакції, що відбуваються в клітинах. Проте інші білки працюють як монітори, змінюючи свою форму та активність у відповідь на метаболічні сигнали або повідомлення ззовні клітини. Клітини також виділяють різні білки, які стають частиною позаклітинного матриксу або беруть участь у міжклітинному спілкуванні.

Білки іноді змінюються після завершення трансляції та згортання. У таких випадках так звані ферменти трансферази додають до білка невеликі модифікуючі групи, такі як фосфати або карбоксильні групи. Ці модифікації часто змінюють конформацію білка і діють як молекулярні перемикачі, які вмикають або вимикають активність білка. Багато посттрансляційних модифікацій є оборотними, хоча різні ферменти каталізують зворотні реакції. Наприклад, ферменти, які називаються кіназами , додають фосфатні групи до білків, але ферменти, які називаються фосфатазами , потрібні для видалення цих фосфатних груп. 

Як білки забезпечують структурну підтримку клітин?

Цитоплазма має високу структуру, завдяки білкам. Зокрема, в еукаріотичних клітинах, які, як правило, більші та потребують більшої механічної підтримки, ніж прокаріотичні клітини, розгалужену мережу ниток — мікротрубочок, актинових ниток і проміжних ниток — можна виявити різними мікроскопічними методами. Мікротрубочки відіграють важливу роль в організації цитоплазми та розподілі органел. Вони також утворюють мітотичне веретено під час поділу клітини. Актинові нитки беруть участь у різних формах руху клітин, включаючи пересування клітин, скорочення м’язових клітин і поділ клітин. Проміжні філаменти – це міцні волокна, які служать архітектурними опорами всередині клітин.

Як білки сприяють біохімічним реакціям клітини?

Клітини покладаються на тисячі різних ферментів, щоб каталізувати метаболічні реакції. Ферменти — це білки, і вони роблять біохімічну реакцію більш вірогідною, знижуючи енергію активації реакції, завдяки чому ці реакції протікають у тисячі або навіть мільйони разів швидше, ніж без каталізатора. Ферменти дуже специфічні до своїх субстратів. Вони з’єднують ці субстрати в доповнюючих областях на їх поверхні, забезпечуючи щільне прилягання, яке багато вчених порівнюють із замком і ключем. Ферменти працюють шляхом зв’язування одного або кількох субстратів, об’єднання їх разом, щоб могла відбутися реакція, і вивільнення їх після завершення реакції. Зокрема, коли відбувається зв’язування субстрату, ферменти зазнають конформаційного зсуву, який орієнтує або напружує субстрати, щоб вони були більш реактивними.

Назва ферменту зазвичай відноситься до типу біохімічної реакції, яку він каталізує. Наприклад, протеази розщеплюють білки, а дегідрогенази окислюють субстрат, видаляючи атоми водню. Як правило, суфікс «-ase» визначає білок як фермент, тоді як перша частина назви ферменту стосується реакції, яку він каталізує.

Що роблять білки в плазматичній мембрані?

Білки плазматичної мембрани зазвичай допомагають клітині взаємодіяти з навколишнім середовищем. Наприклад, білки плазматичної мембрани виконують такі різноманітні функції, як перенесення поживних речовин через плазматичну мембрану, отримання хімічних сигналів ззовні клітини, перетворення хімічних сигналів на внутрішньоклітинну дію та іноді закріплення клітини в певному місці. 

Загальна поверхня мембранних білків є мозаїкою з плямами гідрофобних амінокислот, де білки контактують з ліпідами в подвійному шарі мембрани, і плямами гідрофільних амінокислот на поверхнях, які поширюються на водну цитоплазму. Багато білків можуть рухатися всередині плазматичної мембрани за допомогою процесу, який називається мембранною дифузією . Ця концепція пов’язаних з мембраною білків, які можуть пересуватися всередині мембрани, називається мозаїчною моделлю рідиниклітинної мембрани. Частини мембранних білків, які виходять за межі ліпідного подвійного шару в позаклітинне середовище, також є гідрофільними і часто модифікуються додаванням молекул цукру. Інші білки пов’язані з мембраною, але не вставлені в неї. Іноді вони прикріплені до ліпідів у мембрані або зв’язані з іншими мембранними білками. 

Висновок

Білки виконують різноманітні функції в клітинах. Одні беруть участь у структурній підтримці та русі, інші — у ферментативній діяльності, треті — у взаємодії із зовнішнім світом. Дійсно, функції окремих білків настільки ж різноманітні, як і їхні унікальні амінокислотні послідовності та складні тривимірні фізичні структури.

Білок: роль в організмі, потреби, продукти, багаті білком

Білок є одним з незамінних поживних речовин. Його надходження необхідно для повноцінного функціонування організму, оскільки білки різним чином беруть участь у всіх процесах в організмі. Однак надмірна кількість білка в раціоні може викликати негативні наслідки. Яка потреба в білку для жінок, чоловіків і дітей? У яких продуктах найбільше білка? Відповіді на ці та інші запитання ви знайдете нижче.

Білки , або власне білки, складають близько 20% маси тіла людини і є найважливішою складовою будови живих організмів. Це високомолекулярні сполуки зі складною структурою, які побудовані з α-L амінокислот. «α-L» позначає положення аміногрупи в одній амінокислоті та визначає її біологічну корисність. Білки тваринного походження складаються з 20 амінокислот, які поділяються на: екзогенні (незамінні), які організм не виробляє самостійно, ендогенні (незамінні), які синтезуються організмом, і умовно незамінні, які виробляються. в організмі, але наявність і необхідну кількість незамінних амінокислот.

Незамінними амінокислотами є лізин, метіонін, треонін, лейцин, ізолейцин, валін, триптофан і фенілаланін. До екзогенних амінокислот відноситься також гістидин, який виробляється в організмі, але у дітей в недостатній кількості.

До незамінних амінокислот належать аланін, аспарагін, аспарагінова кислота, глутамінова кислота та серин. Умовно незамінними амінокислотами є аргінін, цистеїн, глутамін, гліцин, пролін і тирозин. Амінокислоти з’єднані між собою пептидним зв’язком. Коли їх кількість у молекулі перевищує 100, мова йде про білки.

Білки можуть приймати різні хімічні структури, форми та функції. Вони відіграють багато ролей в організмі людини. Вони можуть бути будівельними елементами, білками клітинних мембран, ферментами, гормонами, виконувати захисну і транспортну функції та брати участь у скороченні м’язів.

Роль білків в організмі

Отримання білка з їжею має важливе значення для нормального функціонування організму. Кількість білка в організмі дорослої людини становить близько 10-14 кг, причому щодня обмінюється не менше 300 г. Синтез нових білків відбувається як за рахунок білків організму, так і тих, що надходять з їжею. Білки використовуються для відновлення тканин, які зношуються, є основним компонентом крові, лімфи, молока, гормонів і ферментів, є частиною імунної системи, підтримують належний pH рідин організму, є носієм деяких вітамінів і мінералів і є бере участь у регуляції артеріального тиску.

Дефіцит білка в раціоні призводить до гальмування росту і розвитку організму, перешкоджає відновленню тканин, знижує стійкість до захворювань і утруднює загоєння ран. Це також порушує процеси мислення та роботу мозку. Поширене білкове недоїдання викликає сквашіоркор і досі спостерігається в країнах Далекого Сходу, Африки та Латинської Америки. Kwashiorkor характеризується затримкою росту та дозрівання, апатією, анорексією, ураженням шкіри та печінки. Дефіцит білка особливо небезпечний для дітей і вагітних жінок.

Надлишок білка в раціоні також не рекомендується через необхідність виведення азоту з організму. Азот, який не буде використаний для побудови білків, перетворюється на сечовину та аміак, що навантажує нирки та печінку, які відповідають за його нейтралізацію та виведення. Збільшення споживання білка призводить до прискореної фільтрації та виведення мінералів, включаючи кальцій, що може сприяти формуванню остеопорозу. Також підвищується ризик утворення каменів у нирках – захворювання, пов’язаного з відкладенням відкладень компонентів сечі в сечовивідних шляхах .

Потреба в білках у жінок, чоловіків і дітей

Потреба в білках залежить від віку і фізіологічного стану організму. В середньому прийнято, що дорослій здоровій людині з нормальною масою тіла потрібно  0,9 г білка на 1 кг маси тіла на добу . Для чоловіка вагою 80 кг це дає 72 г білка на добу, а для жінки вагою 60 кг – 54 г.

Більшу потребу в білку мають:

• вагітним (1,1 г/кг маси тіла/добу),
• жінки, які годують груддю (1,3 г/кг маси тіла/добу),
• немовлята (1,52 г/кг/добу),
• дітям до 15 років (1,1 г/кг/добу).

Підвищений попит на білок також згадується у випадку людей, які займаються спортом. Людям, які займаються як спортом на витривалість, так і силовими видами спорту, потрібен додатковий білок, оскільки активність пов’язана з підвищеним розщепленням білка, який необхідно доповнювати. Точна потреба в білку залежить від типу тренування, його інтенсивності та тривалості:

• спортсмени на витривалість повинні споживати 1,2-1,4 г білка на кг маси тіла,
• заняття швидкісно-силовими видами спорту або видами спорту на витривалість 1,4-1,8 г/кг маси тіла,
• люди, які використовують програму втрати жиру 1,6-2,0 г / кг маси тіла,
• використовуючи програму збільшення ваги 1,8-2,0 г/кг

Джерела білка в раціоні

Де взяти протеїн? З яких джерел їх краще давати, щоб раціон був повноцінним і різноманітним? Багато людей можуть асоціювати, особливо з тренажерного залу, рис з куркою та брокколі. Так, курка є хорошим джерелом білка, але варто включити в свій раціон інші види м’яса та риби. Найкраще робити ставку на продукти, які піддаються якомога меншій обробці. Тоді ми впевнені, що насправді їмо. Яйця також є чудовим джерелом легкозасвоюваного білка. Протягом багатьох років еталонним білком вважався альбумін курячого яйця – повноцінний білок, що містить всі екзогенні амінокислоти в правильній пропорції, що використовувалося для порівняння біологічної цінності різних білків.

Цінним джерелом білка є молочні продукти, але варто зазначити, що молоко забезпечує лише 3,4 г білка на 100 г продукту, а натуральний йогурт – 4,4 г/100 г. Частина здорового харчування через його дуже високу жирність вміст.

Продукти, багаті рослинним білком:

Тваринні білки засвоюються краще, ніж рослинні (м’ясо – 96%, молоко – 90,5%), тому що за амінокислотним складом вони більше схожі на наші білки.

Звичайно, білок також можна отримати з рослинних джерел, але він важче засвоюється через наявність клітковини та інгібіторів травлення. Найкращим рослинним джерелом білка є сухі бобові. Велика кількість його також міститься в крупах і горіхах.

При складанні раціону і виборі виду білка слід звернути увагу на його біологічну цінність, яка визначається чисельно шляхом порівняння з еталонним білком. Білки можна розділити на високої біологічної цінності, тобто повноцінні, до яких відносяться білок курячих яєць, грудного молока, молочний білок, сир, м’ясо забійних тварин, птиця і риба. Вони забезпечують всі незамінні (незамінні) амінокислоти. Білки низької біологічної цінності, тобто неповноцінні, містять недостатню кількість однієї або кількох незамінних амінокислот. Джерелами неповноцінного білка є крупи, овочі, горіхи та картопля. Це не означає, що вегетаріанці приречені на дефіцит білка.

З рослинних джерел найкраще засвоюється білок сої (90%), сочевиці (85%), білої квасолі (73%). 

Ви підвищите цю здатність, правильно поєднуючи продукти (крупи з молочними продуктами, овочі з крупами, рис або яйця).

У разі вегетеріанської дієти дуже важливо правильно складати страви, щоб доповнювати лімітні амінокислоти одного продукту, урізноманітнюючи їжу іншими (лімітуюча амінокислота – це екзогенна амінокислота, яка міститься в найменшій кількості в дається їжа по відношенню до еталонного білка – це обмежує можливість використання інших амінокислот для синтезу білка). Це явище називається білковою комплементарністю. Прикладом може служити відоме з мексиканської кухні поєднання рису з квасолею і кукурудзою. Зернові продукти бідні лізином, а бобові багаті. Зернові пластівці слід поєднувати з молочними продуктами, наприклад, кефіром або натуральним йогуртом.

Де ще шукати хороші комбінації джерел білка?

• Насіння бобових (квасоля, горох, сочевиця, соя), багате ізолейцином і лізином, слід поєднувати зі злаками і консервами: крупами, рисом, макаронами, борошном, хлібом, крупами, насінням соняшнику, кунжуту, гарбуза, горіхами. Які страви можна скласти з цих продуктів? Кукурудзяна коржик з квасолею, лазанья зі шпинатом і тофу, хліб з хумусом або вареники з сочевицею.
• Овочі містять мало метіоніну. Його кількість варто доповнити кунжутом, горіхами, грибами, пшоном, рисом і кукурудзою. Яйця також підвищують поживну цінність овочів.

Щоб лімітуючі амінокислоти доповнювали одна одну, не обов’язково вживати їх за один прийом їжі. Білки будуть найкраще використані, якщо їх з’їсти протягом 5-6 годин один від одного, але рекомендується вживати додаткові амінокислоти протягом дня.

Продукти, багаті білком – ТАБЛИЦЯ

М’ясо та м’ясні продукти	Кількість білка [г] в 100 г продукту	риба	Кількість білка [г] в 100 г продукту
Лігаве яловиче	22	Коктейльні креветки	27
Куряча грудка без шкіри	21.6	Копчений лосось	21.6
Свиняча корейка без кістки	21	Скумбрія копчена	20.8
Яловича лопатка	20.9	Свіжий палтус	20.2
Шніцель з телятини	20.6	Свіжий лосось	20
Свиняча печінка	20.3	Кілька копчена	19
Свиняча вирізка	20.2	Скумбрія свіжа	18.8
Качина грудка	20	Свіжа райдужна форель	18.7
Стегенця індички без шкіри	19.5	Свіжа тріска	17.8
Грудка індички без шкіри	19.3	Минтай заморожений	17.5
Куряча печінка	19.2	Свіжий минтай	16.7
Теляча печінка	18	Оселедець свіжий	16.4
М’ясо курячих стегон без шкіри	17.9	Свіжий тунець	14.6
Свіжі мідії	12

Молочна	Кількість білка [г] в 100 г продукту	Бобові та ін	Кількість білка [г] в 100 г продукту
Повножирний сир чеддер	27.2	Суха зелена сочевиця	25
Жирний сир гауда	25.2	Варена зелена сочевиця	12.1
Повножирний сир камамбер	21.5	Суха жовта сочевиця	25
Повножирний сир брі	19.9	Варена жовта сочевиця	10
Сир повножирний	18.8	Насіння	24.4
Жовток курячого яйця	15.6	Горох, насіння сухе	23.8
Білок курячого яйця	11	Горох, замочене насіння	12.6
Сир	12.4	Червона квасоля, суха	23
Вершковий сир	7.6	Замочена червона квасоля	8.1
Йогурт грецького типу	4.4	Біла квасоля, суха	21.4
Натуральний йогурт	4.4	Замочена біла квасоля	7.1
Кефір	3.6	Синій мак	20.1
Молоко 1,5%	3.4	Сухий нут	20
Пахта	3.4	Консервований нут	6.3
тофу	12
Заморожений зелений горошок	6.4
Боб	5.2
Кіноа	4
Волокниста квасоля	2.2
Кале	2
Броколі	1.8

Горіхи	Кількість білка [г] в 100 г продукту	Крупи, рис	Кількість білка [г] в 100 г продукту
Фісташки	20.6	Каші	15
мигдаль	20	Пшенична крупа	14
Кедрові горіхи	18	Гречана крупа	12.6
італійська	15.2	Булгур	12.5
лісові горіхи	15	Пшоняна крупа	10.5
Пінія	14	Манна крупа	8.7
Бразильський	14	ячмінь	8.4
Арахіс	13.7	Кукурудзяна крупа	8.3
пекан	9	коричневий рис	7.1
макадамії	8	білий рис	6.7

Коли найкраще їсти протеїн?

Білок можна їсти під час кожного прийому їжі. На сніданок їх найкраще поєднувати зі складними вуглеводами. Таким чином ви приготуєте корисну і ситну страву. Вечеря повинна складатися з овочів і джерела білка. Завдяки цьому він легкий, не затримується довго в шлунку і забезпечує невелику кількість калорій. Білок прискорює метаболізм і швидко створює відчуття ситості, що корисно людям, які дотримуються дієти для схуднення.

Ризики дієти з високим вмістом білка

Дуже популярні високобілкові дієти, такі як дієта Дюкана, на яких можна швидко схуднути, небезпечні для організму в довгостроковій перспективі. Що саме означає «тривале застосування», не визначено, мабуть, через те, що організми дуже різноманітні. Однак експерти сходяться на думці, що втрата ваги від ожиріння до нормальної за допомогою дієти з високим вмістом білка небезпечна. Дієти з високим вмістом білка або жиру обов’язково забезпечують мало вуглеводів, які є основним енергетичним компонентом для людини. Потім організм змушений отримувати енергію з інших джерел, переважно з жиру.

Кажуть, що жири спалюються у вогні вуглеводів. Що це означає. Саме глюкоза необхідна для повного окислення жиру . Коли глюкози не вистачає, жири спалюються неповністю і утворюються кетонові тіла. Їх висока концентрація викликає підвищення кислотності крові, що в свою чергу призводить до кетоацидозу, який порушує повноцінне функціонування організму. У разі дефіциту глюкози джерелом енергії стають кетонові тіла. Цей стан супроводжується відсутністю почуття голоду (це дуже цінують люди, які сидять на дієті), а також зниженням концентрації та відчуттям втоми.

Дієта з високим вмістом білка значно обмежує надходження клітковини та вітамінів, антиоксидантів і мінералів, отриманих із рослин. Це призводить до неприємних симптомів з боку шлунково-кишкового тракту, таких як запор. Хронічна затримка вмісту їжі в кишечнику значно подовжує час контакту клітин кишечника з токсинами перетравленої їжі. Це підвищує ризик колоректального раку . Варто зазначити, що рекомендована кількість енергії з білка в раціоні здорової людини становить 10-15%, для людей, які дотримуються дієти для схуднення, 20-25%, а популярна дієта Дюкана забезпечує майже 60% на перших двох фазах. . Це може бути більш небезпечним, ніж палео-дієта оскільки вона більш одностороння та виключає фрукти та овочі протягом тривалого часу.

Перетравлення білків

Білки перетравлюються під впливом протеолітичних ферментів, які розщеплюють пептидний зв’язок між амінокислотами. Перетравлення білка починається в шлунку. Кисле середовище шлункового соку викликає денатурацію (зміна структури і втрату біологічних властивостей) білків, а також набухання колагену, еластину і кератину. Це забезпечує легше проникнення протеолітичних ферментів у білкові структури. У шлунку працює пепсин, який тільки при низькому pH переходить в активну форму і розриває пептидні зв’язки в середині білкового ланцюга.

Переварена їжа потрапляє в дванадцятипалу кишку, де панкреатичний сік містить ферменти: трипсин, хімотрипсин і еластазу, які діють у лужному середовищі. Під час багатостадійних процесів білок перетравлюється в дванадцятипалій кишці та дистальному відділі тонкої кишки до вільних амінокислот. Всмоктування компонентів перетравленого білка відбувається в тонкому кишечнику. З клітин тонкої кишки амінокислоти надходять у кров ворітної вени і далі в печінку. Продукти перетравлення білків розносяться кров’ю до всіх тканин і використовуються для синтезу білків організму. Неперетравлені і не засвоєні елементи травлення виводяться з організму.

Щоб білок правильно розщеплювався, необхідний низький кислий рН, що є нормальною та необхідною ситуацією для шлунка. Варто знати, що антациди, часто використовувані при печії, знижують ефективність перетравлення білка. Занадто високий pH шлунка призводить до того, що недостатньо перетравлений білок потрапляє в кишечник, де він гниє.