Білки: функції, типи та приклади

Білки - це необхідні поживні речовини для людського організму, що складаються з біологічних макромолекул, утворених одним або кількома ланцюгами амінокислот.

Більше половини сухої маси клітин у всіх живих істотах складаються з білків, найважливіших біологічних макромолекул.

Ці макромолекули рясно містяться в продуктах тваринного походження.

Білковий склад

Склад та інші характеристики білків є об’єктом дослідження в біохімії, яка є субдисципліною біології.

Склад білків має вуглець, водень, азоту і кисень і практично у всіх них також присутня сірка. Такі елементи, як залізо, цинку і мідь також може бути присутнім.

Білки в основному складаються з набору амінокислот, ковалентно пов’язаних між собою.

Довгий ланцюг амінокислот - це поліпептид.

Ці зв’язки між амінокислотами називаються пептидні зв’язки.

Пептидні зв’язки виникають як реакція між групою шахта (органічна сполука, отримана з аміаку) амінокислоти та групи карбоксил (компонент карбонових кислот) від інших.

С = вуглець; H = водень; O = кисень; N = азот; R = група R або бічний ланцюг (амінокислотна ідентичність).

Існує 20 амінокислот, які можуть по-різному поєднуватись, утворюючи різні типи білків.

знати більше про амінокислоти.

Види білків

Білки можна класифікувати на дві групи відповідно до їх функції в організмі: динамічні білки та структурні білки.

динамічні білки

Динамічні білки виконують функції захисту організму, транспортування речовин, каталізують реакції та контролюють обмін речовин.

структурні білки

Структурні білки виконують головну функцію формування структури клітин і тканин в організмі.

Класифікація білків

Класифікація білків варіюється залежно від основного фактору, що враховується.

Класифікація складу

Коли об’єктом дослідження є склад білків, їх можна класифікувати на дві групи:

• прості білки: це ті, які лише виділяють амінокислоти під час гідролізу.
• кон'юговані білки: білки, які під час гідролізу виділяють амінокислоти та непептидний радикал.

Рейтинг за кількістю поліпептидних ланцюгів

Щодо кількості поліпептидних ланцюгів, білки можна класифікувати як:

• мономерні білки: це білки, які мають лише один поліпептидний ланцюг.
• олігомерні білки: це білки, утворені більш ніж одним поліпептидним ланцюгом.

Класифікація за формою

Що стосується форми, білки можна класифікувати на два типи:

• Волокнисті білки: у волокнистих білках поліпептидні ланцюги скручуються, як мотузка. Однією з характеристик волокнистих білків є те, що вони не розчиняються у водних розчинах. Крім того, вони відповідають за міцність і гнучкість конструкцій, де вони присутні. Приклади волокнистих білків: кератин, колаген
• Глобулярні білки: поліпептидні ланцюги глобулярних білків складаються у форму приблизно сферичні або, як випливає з назви, кулясті, роблячи їх схожими на глобус. Клубочкові білки зазвичай розчиняються у водних розчинах. Приклади глобулярних білків: гемоглобін, ферменти.

Зображення волокнистого білка та глобулярного білка

знати більше про гемоглобін і фермент.

структура білка

Щодо будови молекули білка, подивіться, як її можна класифікувати:

первинна структура

Первинна структура визначається генетично. Це найпростіша структура з усіх, де амінокислоти розташовані лінійно.

вторинна структура

Щоб структура білка була вторинною, первинна структура повинна мати амінокислоти, ковалентно пов’язані між собою. Отже, молекули можуть піддаватися обертанню і, зрештою, взаємодіяти трьома способами:

• альфа-спіраль: набуває спіральної форми, коли виникають водневі зв’язки між амінокислотами.
• бета-аркуші: коли між амінокислотами існують водневі зв’язки і, як наслідок, утворюється лист і жорстка структура.
• Зав'язки: вони є нерегулярними структурами в ядрі, і їх утворення відбувається поза складанням білка.

третинної структури

Це відбувається, коли розгортання вторинної конструкції влаштоване у просторі тривимірно.

четвертинна структура

Ця структура відбувається завдяки взаємодії між однаковими або не ідентичними поліпептидними ланцюгами, які об’єднуються в групи та утворюють єдину тривимірну структуру.

Білкові функції

Білки відіграють фундаментальну роль в організмі. Вони є основою для матеріалу, який утворює органи і тканини, а також основою для формування кісток, волосся, зубів тощо.

Функція білка змінюється залежно від його форми та структури. Практично всі функції клітин повинні опосередковуватися білками.

Ознайомтеся з деякими основними функціями білків нижче.

• Структура клітин.
• Діють як ферменти і тим самим прискорюють хімічні реакції.
• Транспортуючи молекули та іони.
• Зберігати речовини.
• Допомагають руху клітин і тканин.
• Будувати та відновлювати тканини та м’язи.
• Брати участь у регуляції генів.
• Викликають скорочення м’язів дією двох типів білка: міозин і актину.
• Захищати організм (антитіла - це типи білків).
• Перенос кисню (гемоглобін - це білок, який переносить кисень по всьому тілу).
• Забезпечити енергією.
• Діючи в регуляції обміну речовин у вигляді гормонів.

Характеристика білка

Однією з головних характеристик білків є здатність називатися денатурація. Денатурація - це незворотна зміна властивостей білків при нагріванні або перемішуванні.

Що стосується людського тіла, це другий за величиною компонент тіла, поступаючись лише воді.

Характеристики білків відрізняються залежно від їх походження: тваринного походження мають вищу біологічну цінність; їх вважають повноцінними білками з усіма незамінними амінокислотами в оптимальних кількостях та пропорціях.

Білки та їжа

Коли ми їмо їжу, вживання організмом білків відбувається через травлення.

Під час травлення білки піддаються дії кислоти і гідроліз і так трапляється ваш денатурація.

Наприклад, при надмірному нагріванні та збудженні вторинні та третинні структури зазнають незворотних змін і, як наслідок, втрачають свої властивості. З цієї причини деякі продукти харчування втрачають свою харчову силу при варінні.

Білки можуть бути тваринного і рослинного походження.

Знати основні характеристики цих білків.

тваринні білки	рослинні білки
Вони мають високу біологічну цінність. Вони є повноцінними білками, всі незамінні амінокислоти в ідеальних кількостях та пропорціях.	Вони мають низьку біологічну цінність, тобто кількість незамінних амінокислот нижча.
У них більша кількість азоту в порівнянні з рослинними білками.	Порівняно з білками тваринного походження, вони містять більшу кількість амінокислоти аргініну, що робить імунну систему більш ефективною.
Вони багаті кальцієм, залізом, вітаміном В12 і цинком.	Вони багаті вуглеводами та вітамінами.
У них багато шкідливого жиру.	Вони не містять шкідливого жиру.
У них мало волокон.	Вони багаті клітковиною.

Їжа, багата на тваринний білок

Нижче наведено перелік прикладів білкової їжі тваринного походження.

• Тунець
• Креветки
• червоне мясо
• Курка
• Яйця
• Перу
• Свиня
• Йогурт

Продукти, багаті рослинним білком

Нижче наведено перелік прикладів білкової їжі рослинного походження.

• Мигдаль
• Арахіс
• коричневий рис
• Овес
• Брокколі
• Гороху
• Шпинат
• печені боби
• сочевиця

Серед рослинної їжі також є деякі плоди з високим вмістом білка:

• Авокадо
• Чорнослив
• Банан
• сухий абрикос
• Рис
• Малина
• Гуава
• Жабутікаба
• джекфрут
• Помаранчевий
• Диня
• Передати виноград

перетравлення білка

Процес перетравлення білка починається в шлунку. Соляна кислота, що міститься в ній, запускає процес, денатуруючи білки, тобто руйнуючи водневі зв’язки в їх структурі.

Після цього протеолітичні ланцюги втрачають форму і піддаються дії ферментів. У цей момент фермент пепсину змушує білки ставати меншими молекулами, тобто пепсин викликає часткову деградацію білка і гідролізує пептидні зв’язки.

Другий етап перетравлення білка відбувається в тонкому кишечнику. У ній білки піддаються дії ферментів підшлункової залози. Після цього пептиди та амінокислоти всмоктуються і надходять у печінку.

Ферменти, які беруть участь у перетравленні білка

Відсоток білка, що виділяється організмом у вигляді калу, відповідає приблизно 1% від кількості, що вживається.

синтез білка

Синтез білка - це процес, що визначається ДНК, при якому біологічні клітини генерують нові білки. Це відбувається в кожній клітині організму.

Під час процесу відбувається транскрипція ДНК за допомогою РНК-месенджера, а потім трансляція цієї інформації рибосомами та РНК-транспортером, що несе амінокислоти.

Послідовність амінокислот визначає утворення білка.

Синтез білка поділяється на три фази: транскрипція, Переклад і активація амінокислот.

знати більше про РНК і ДНК.

Транскрипція

На фазі транскрипції РНК-повідомлення (мРНК) транскрибує повідомлення з цистрону (частини ДНК).

Фермент РНК-полімерази зв’язується з ферментним комплексом. Подвійна спіраль відмінена, і разом з нею руйнуються водневі зв’язки, що пов’язують основи ланцюгів.

Після цього починається процес синтезу молекули мРНК. Під час цього процесу виникають зв'язки між базами:

• ДНК-аденін з мРНК-урацилом.
• ДНК тимін з мРНК аденином.
• цитозин з ДНК з гуаніном з мРНК тощо.

Зрештою, молекула мРНК відокремлюється від ланцюга ДНК (який, у свою чергу, знову має водневі зв’язки), і подвійна спіраль відновлюється.

Перед виходом з ядра РНК дозріває або переробляється. Деякі його частини видаляються, а ті, що залишаються, утворюють зв’язки між собою і утворюють зрілу РНК.

Ця РНК має кодування амінокислот і може переходити в цитоплазму, яка є частиною клітини, де відбуватиметься фаза трансляції.

Переклад

Саме на цій стадії утворюються білки.

Фаза трансляції відбувається в цитоплазмі клітини і складається з процесу, коли повідомлення, присутнє в мРНК, розшифровується в рибосомі.

Активація амінокислот

У процесі трансляції в дію входить Транспортна РНК (тРНК). Він позначається так, оскільки виконує функцію транспорту амінокислот від цитоплазми до рибосом.

Потім амінокислоти активуються деякими ферментами, які зв’язуються з тРНК, породжуючи комплекс аа-тРНК.

Електрофорез білків

Електрофорез білків - це тест, який складається з розділення білків, що містяться в сечі (сечові білки) або в сироватці крові (сироваткові білки).

Це тест, який використовується для виявлення відсутності, зменшення або збільшення білків, крім виявлення присутності аномальних білків. Цей тест допомагає діагностувати захворювання, які впливають на всмоктування, втрату та вироблення білка.

Нерегулярна кількість білка може свідчити, наприклад, про проблеми з нирками, діабет, аутоімунні захворювання та рак.

Вимірювання кількості загального білка також може вказувати на харчовий статус людини.

Надлишок білка в організмі

Вживання білка повинно бути помірним, оскільки надмірна його кількість може призвести до проблем зі здоров’ям. Організм, що має надмірну кількість білка, може постраждати від ураження нирок (наприклад, камені) і розвивають такі захворювання, як артеріосклероз та остеопороз, мають збільшення ваги та проблеми з печінка.

З цієї причини необхідно бути дуже обережним, дотримуючись так званої «білкової дієти» (дієта на основі продуктів, які є добрими джерелами білка), оскільки споживання не можна перебільшувати.

Низький вміст білка в організмі

Хоча надмірна кількість білка в організмі шкідлива для організму, занадто низька кількість також шкідлива.

Одним із наслідків, спричинених низькою кількістю білка в організмі, є, наприклад, атрофія частини центральної нервової системи.

Крім того, людина також може відчувати втрату ваги, постійну втому, біль у м’язах, проблеми із загоєнням, випадання волосся тощо.

Курйози

М'язові білки

Вживання продуктів, багатих білками, має принципове значення для тих, хто займається фізичними вправами з метою набору м’язової маси.

Під час тренувань з обтяженнями відбувається розпад білка в м’язовій тканині. Для того, щоб відбутися відновлення цих тканин, організм шукає наявні білки з раціону.

З цієї причини дуже важливо, щоб людина, яка займається спортом і хоче досягти певного росту м’язів, регулярно їв багату білком їжу протягом дня.

Деякі люди вдаються до використання білкових добавок, щоб доповнити рекомендований щоденний прийом.

Однак це використання повинно супроводжуватися спеціалістом з питань харчування, який матиме розповідає про харчові звички людини, її спосіб життя та заняття спортом інші.

Алергія на білок коров’ячого молока

Алергія на білок коров'ячого молока, також відомий як APLV, вважається найчастішою харчовою алергією. За підрахунками, 2,2% дітей представляють картину APLV у перші роки життя.

Це алергічна реакція, яку організм має не тільки при контакті з коров’ячим молоком, але і при контакті з його похідними.

Дивіться теж що означає веган і що їсть веган.

Ця реакція може проявлятися трьома різними способами: Опосередкований IgE, не опосередковані IgE або змішані.

Перевірте нижче деякі характеристики кожної з форм прояву:

Опосередкований IgE	Не опосередкований IgE	змішані
О організм виробляє антитіла специфічний IgE (імуноглобуліни Е) для боротьби з білками молока.	Алергічна реакція викликається не виробленням специфічних антитіл IgE, а збудником запальна клітинна продукція.	Алергічну реакцію провокують обидва вироблення антитіл типу IgE, а також іншими клітинами організму.
В реакції виникають негайно, з’являється навіть через кілька секунд після контакту з молоком або його похідними.	В реакції можуть проявлятися годинами або днями після контакту з коров’ячим молоком або його похідними.	В реакції можуть виникнути негайно після контакту з коров'ячим молоком або його похідними, або довго після.
Основні симптоми: блювота, червоні нальоти, від яких свербить тіло, утруднене дихання, набряки очей та губ, діарея та анафілактичний шок.	Основні симптоми: блювота, запор, діарея (іноді зі слизом або кров’ю), судоми та запалення кишечника.	Основні симптоми: сухість шкіри з десквамацією (зрештою з ранами), діарея, блювота, запалення шлунка та / або стравоходу, біль у животі та рефлюкс.