От какво са изградени протеините?

„Животът е начин на съществуване на протеинови тела“

Нито един от познатите ни живи организми не е напълно без протеини. Протеините служат като хранителни вещества, те регулират метаболизма, играейки ролята на ензими - метаболитни катализатори, насърчават трансфера на кислород в тялото и неговото усвояване, играят важна роля във функционирането на нервната система, са механичната основа на мускулното съкращение, участват в трансфера на генетична информация и т.н. д.

I. Протеинов състав

Протеините (полипептидите) са биополимери, изградени от а-аминокиселинни остатъци, свързани с пептидни (амидни) връзки. Тези биополимери съдържат 20 вида мономери. Аминокиселините са такива мономери. Всеки протеин е полипептид по своята химическа структура. Някои протеини са изградени от множество полипептидни вериги. По-голямата част от протеините съдържат средно 300-500 аминокиселинни остатъци. Има няколко много къси естествени протеина с дължина 3-8 аминокиселини и много дълги биополимери с дължина над 1500 аминокиселини. Образуването на протеинова макромолекула може да бъде представено като реакция на поликондензация на α-аминокиселини:

Аминокиселините се комбинират помежду си поради образуването на нова връзка между въглеродните и азотните атоми - пептид (амид):

II. Протеинови функции

Функциите на протеините в природата са универсални. Протеините се намират в мозъка, вътрешните органи, костите, кожата, косата и т.н. Основният източник на а - аминокиселини за живия организъм са хранителните протеини, които в резултат на ензимна хидролиза в стомашно-чревния тракт дават а - аминокиселини. Много а-аминокиселини се синтезират в тялото, а някои а-аминокиселини, необходими за синтеза на протеини, не се синтезират в тялото и трябва да идват отвън. Тези аминокиселини се наричат ​​незаменими. Те включват валин, левцин, треонин, метионин, триптофан и др. (Виж таблицата). При някои човешки заболявания списъкът с незаменими аминокиселини се разширява.

Фигура: 5. Функции на протеините в организма

1. Каталитична функция

Извършва се с помощта на специфични протеини - катализатори (ензими). С тяхно участие се увеличава скоростта на различни метаболитни и енергийни реакции в организма.

Ензимите катализират разграждането на сложни молекули (катаболизъм) и техния синтез (анаболизъм), както и репликация на ДНК и синтез на матрична РНК. Известни са няколко хиляди ензими. Сред тях, като например пепсин, разграждат протеините по време на храносмилането.

2. Транспортна функция

Свързване и доставка (транспортиране) на различни вещества от един орган в друг.

Така че протеинът на червените кръвни клетки хемоглобин се комбинира с кислород в белите дробове, превръщайки се в оксихемоглобин. Достигайки до органите и тъканите с кръвния поток, оксихемоглобинът се разгражда и се отказва от кислорода, който е необходим за осигуряване на окислителните процеси в тъканите.

3. Защитна функция

Свързване и неутрализиране на вещества, постъпващи в тялото или появяващи се в резултат на жизнената дейност на бактериите и вирусите.

Защитната функция се изпълнява от специфични протеини (антитела - имуноглобулини), образувани в организма (физическа, химическа и имунна защита). Така например, защитната функция се изпълнява от протеина на кръвната плазма фибриноген, като участва в съсирването на кръвта и по този начин намалява загубата на кръв.

4. Съкратителна функция (актин, миозин)

В резултат на взаимодействието на протеините се случва движение в пространството, свиване и отпускане на сърцето, движение на други вътрешни органи.

5. Структурна функция

Протеините формират основата на клетъчната структура. Някои от тях (колаген от съединителна тъкан, кератин на косата, ноктите и кожата, еластин на съдовата стена, кератин от вълна, копринен фиброин и др.) Изпълняват почти изключително структурна функция.

В комбинация с липиди, протеините участват в изграждането на клетъчни мембрани и вътреклетъчни образувания.

6. Хормонална (регулаторна) функция

Способността за предаване на сигнали между тъкани, клетки или организми.

Те се извършват от протеини, които регулират метаболизма. Те се отнасят до хормони, които се образуват в жлезите с вътрешна секреция, някои органи и тъкани на тялото..

7. Хранителна функция

Извършва се чрез резервни протеини, които се съхраняват като източник на енергия и вещество.

Например: казеин, яйчен албумин, яйчни протеини подпомагат растежа и развитието на плода, а млечните протеини служат като източник на хранене за новороденото.

Различните функции на протеините се определят от а-аминокиселинния състав и структурата на техните високо организирани макромолекули.

III. Физически свойства на протеините

Протеините са много дълги молекули, които са изградени от аминокиселинни единици, свързани с пептидни връзки. Това са естествени полимери; молекулното тегло на протеините варира от няколко хиляди до няколко десетки милиона. Например млечният албумин има молекулно тегло 17 400, фибриногенът в кръвта - 400 000, а вирусните протеини - 50 000 000. Всеки пептид и протеин има строго определен състав и последователност от аминокиселинни остатъци във веригата, което определя тяхната уникална биологична специфичност. Количеството протеини характеризира степента на сложност на организма (Е. coli - 3000, а в човешкото тяло има повече от 5 милиона протеини).

Първият протеин, който опознаваме в живота си, е албуминът на пилешко яйце - разтваряме се добре във вода, когато се нагрява, той се коагулира (когато пържим яйца), а когато се съхранява дълго време в топлина, се руши, яйцето изгнива. Но протеинът се крие не само под черупката на яйцата. Коса, нокти, нокти, козина, пера, копита, външният слой на кожата - всички те са почти изцяло съставени от друг протеин, кератин. Кератинът не се разтваря във вода, не коагулира, не се срутва в земята: в нея са запазени рогата на древни животни, както и костите. А протеинът пепсин, съдържащ се в стомашния сок, е в състояние да унищожи други протеини, това е процесът на храносмилане. Протеиновият интерферон се използва при лечение на обикновена настинка и грип, тъй като убива вирусите, които причиняват тези заболявания. А протеинът на змийската отрова може да убие човек.

IV. Класификация на протеини

От гледна точка на хранителната стойност на протеините, определена от аминокиселинния им състав и съдържанието на така наречените незаменими аминокиселини, протеините се разделят на пълноценни и дефектни.

Пълните протеини са предимно протеини от животински произход, с изключение на желатина, който е дефицитен протеин..

Дефектните протеини са предимно от растителен произход. Някои растения (картофи, бобови растения и др.) Обаче съдържат пълноценни протеини. От животинските протеини, протеините от месо, яйца, мляко и др. Са особено ценни за организма..

В допълнение към пептидните вериги, много протеини включват и неаминокиселинни фрагменти; според този критерий протеините се разделят на две големи групи - прости и сложни протеини (протеиди). Простите протеини съдържат само аминокиселинни вериги, сложните протеини също съдържат не-аминокиселинни фрагменти (Например, хемоглобинът съдържа желязо).

Според общия тип структура протеините могат да бъдат разделени на три групи:

Протеините са неразделна част от храната на животните и хората. Живият организъм се различава от неживия организъм преди всичко по наличието на протеини. Живите организми се характеризират с огромно разнообразие от протеинови молекули и тяхната висока подреденост, която определя високата организация на живия организъм, както и способността да се движи, свива, възпроизвежда, способността да се метаболизира и към много физиологични процеси.

V. Структура на протеина

Фишер Емил Херман, немски биохимик и биохимик. През 1899 г. той започва работа по химията на протеините. Използвайки етерния метод за анализ на аминокиселини, който той създава през 1901 г., Ф. е първият, който качествено и количествено определя продуктите на разграждането на протеините, открива валин, пролин (1901) и хидроксипролин (1902) и експериментално доказва, че аминокиселинните остатъци са свързани с пептидна връзка; през 1907 г. синтезира 18-членен полипептид. F. показа сходството на синтетични полипептиди и пептиди, получени в резултат на протеинова хидролиза. Ф. също се е занимавал с изследване на танините. Ф. създава школа на органични химици. Чуждестранен член-кореспондент на Петербургската академия на науките (1899). Нобелова награда (1902).

Различните функции на протеините се определят от а-аминокиселинния състав и структурата на техните високо организирани макромолекули.

Има 4 нива на структурна организация на протеините:

1. Първична структура - определена последователност от а-аминокиселинни остатъци в полипептидната верига.

2. Вторична структура -

а) конформацията на полипептидната верига, фиксирана от много водородни връзки между N-H и C = O групите. Един от моделите на вторичната структура - α-спирала.

б) Друг модел - β-форма („сгънат лист“), при който преобладават междуверижни (междумолекулни) Н-връзки.

3. Третична структура

- формата на усукана спирала в пространството, образувана главно поради дисулфидни мостове -S-S-, водородни връзки, хидрофобни и йонни взаимодействия.

4. Кватернерна структура

- агрегати от няколко протеинови макромолекули (протеинови комплекси), образувани от взаимодействието на различни полипептидни вериги

Протеиновата молекула се стреми не само да реализира своята биоактивност, но и към най-компактната структура, която й позволява да максимизира функциите си.

Протеинът е това, което е

Протеините са органични вещества, които играят ролята на строителен материал в човешкото тяло на клетките, органите, тъканите и синтеза на хормони и ензими. Те са отговорни за много полезни функции, чийто отказ води до нарушаване на жизнените функции, а също така образуват съединения, които осигуряват устойчивостта на имунитета към инфекции. Протеините се състоят от аминокиселини. Когато се комбинират в различни последователности, се образуват над милион различни химикали. Те са разделени на няколко групи, които са еднакво важни за човека..

Протеиновите храни допринасят за растежа на мускулната маса, така че културистите насищат диетата си с протеинови храни. Съдържа малко въглехидрати и съответно нисък гликемичен индекс, поради което е полезен за диабетици. Диетолозите препоръчват на здрав човек да консумира 0,75 - 0,80 гр. качествен компонент на 1 кг тегло. За растежа на новородено ви трябват до 1,9 грама. Липсата на протеини води до нарушаване на жизнените функции на вътрешните органи. Освен това се нарушава метаболизмът и се развива мускулна атрофия. Следователно протеините са изключително важни. Нека ги изследваме по-подробно, за да балансираме правилно вашата диета и да създадем перфектното меню за отслабване или качване на мускулна маса..

Малко теория

В преследването на идеална фигура не всеки знае какво са протеините, въпреки че диетите с ниско съдържание на въглехидрати се популяризират активно. За да избегнем грешки в яденето на протеинови храни, нека разберем какво представлява. Протеин или протеин е органично съединение с високо молекулно тегло. Те са съставени от алфа киселини и са свързани заедно в една верига с помощта на пептидни връзки..

Съставът включва 9 незаменими аминокиселини, които не се синтезират. Те включват:

• левцин;
• изолевцин;
• валин;
• фенилаланин;
• лицин;
• метионин;
• триптофан;
• треонин;
• хистидин.

Също така съдържа 11 незаменими аминокиселини и други, които играят роля в метаболизма. Но най-важните аминокиселини са левцин, изолевцин и валин, които са известни като BCAA. Помислете за тяхното предназначение и източници.

Както виждаме, всяка от аминокиселините играе роля в образуването и поддържането на мускулната енергия. За да могат всички функции да се изпълняват без прекъсване, те трябва да бъдат въведени в ежедневната диета като хранителни добавки или естествена храна.

Колко аминокиселини са необходими за правилното функциониране на организма??

Всички тези протеинови съединения съдържат фосфор, кислород, азот, сяра, водород и въглерод. Следователно се поддържа положителен азотен баланс, който е необходим за растежа на красивите релефни мускули..

Интересно! В процеса на човешкия живот делът на протеините се губи (приблизително 25 - 30 грама). Следователно те трябва постоянно да присъстват в храната, консумирана от хората..

Има два основни типа протеини: растителни и животински. Принадлежността им се определя в зависимост от това откъде идват до органите и тъканите. Първата група включва протеини, получени от соеви продукти, ядки, авокадо, елда, аспержи. И към втория - от яйца, риба, месо и млечни продукти.

Протеинова структура

За да разберете от какво е направен протеинът, трябва да разгледате подробно тяхната структура. Съединенията могат да бъдат с първична, вторична, третична и четвъртична структура.

• Основна. В него аминокиселините са свързани последователно и определят вида, химичните и физичните свойства на протеина..
• Вторична - форма на полипептидна верига, която се образува поради водородни връзки на имино и карбоксилни групи. Най-често срещаната алфа спирала и бета структура.
• Третичната се състои в подреждането и редуването на бета структури, полипептидни вериги и алфа спирала.
• Кватернерът се формира от водородни връзки и електростатични взаимодействия.

Съставът на протеините е представен от комбинирани аминокиселини в различни количества и подреждания. По вида на структурата те могат да бъдат разделени на две групи: прости и сложни, които включват неаминокиселинни групи..

Важно! За тези, които искат да отслабнат или да подобрят физическата си форма, диетолозите препоръчват да се консумират протеинови храни. Те облекчават глада за дълго време и ускоряват метаболизма.

В допълнение към изграждащата функция, протеините имат редица други полезни свойства, които ще бъдат разгледани по-нататък..

Експертно мнение

Бих искал да изясня защитните, каталитичните и регулаторните функции на протеините, тъй като това е доста сложна тема..

Повечето вещества, които регулират живота на тялото, имат протеиново естество, тоест те се състоят от аминокиселини. Протеините са включени в структурата на абсолютно всички ензими - каталитични вещества, които осигуряват нормалното протичане на абсолютно всички биохимични реакции в организма. Това означава, че без тях енергийният метаболизъм и дори изграждането на клетките са невъзможни..

Хормоните на хипоталамуса и хипофизната жлеза са съставени от протеини, които от своя страна регулират работата на всички вътрешни жлези. Панкреатичните хормони (инсулин и глюкагон) също са пептиди в структурата си. По този начин протеините имат пряк ефект върху метаболизма и много физиологични функции в организма. Без тях растежът, размножаването и дори нормалният живот на индивида са невъзможни..

И накрая, по отношение на защитната функция. Всички имуноглобулини (антитела) имат протеинова структура. И осигуряват хуморален имунитет, тоест предпазват тялото от инфекции и помагат да не се разболее.

Протеинови функции

Културистите се интересуват главно от функцията за растеж, но освен нея протеините изпълняват много повече задачи, не по-малко важни:

С други думи, протеинът е резервен източник на енергия за пълноценното функциониране на организма. Когато се консумират всички запаси от въглехидрати, протеинът започва да се разгражда. Ето защо спортистите трябва да вземат предвид количеството висококачествен прием на протеини, което помага за изграждането и укрепването на мускулите. Основното е, че съставът на консумираното вещество включва целия набор от незаменими аминокиселини..

Важно! Биологичната стойност на протеините показва тяхното количество и качество на усвояване от организма. Например при яйцето коефициентът е 1, а при пшеницата е 0,54. Това означава, че в първия случай те ще бъдат усвоени два пъти повече, отколкото във втория..

Когато протеинът навлезе в човешкото тяло, той започва да се разпада до състоянието на аминокиселини, а след това вода, въглероден диоксид и амоняк. След това те преминават през кръвта към останалите тъкани и органи..

Протеинова храна

Вече разбрахме какво представляват протеините, но как да приложим това знание на практика? Не е необходимо да се задълбочавате в особеностите на тяхната структура, за да постигнете желания резултат (отслабнете или наддайте), достатъчно е само да определите каква храна трябва да ядете за това.

За да съставите белтъчно меню, помислете за таблица с продукти с високо съдържание на компоненти.

Обърнете внимание на скоростта на асимилация. Някои се усвояват от организмите за кратък период от време, докато други за по-дълъг период. Това зависи от структурата на протеина. Ако са извлечени от яйца или млечни продукти, те веднага отиват до желаните органи и мускули, защото се съдържат под формата на отделни молекули. След термична обработка стойността леко намалява, но не е критична, така че не е нужно да ядете сурова храна. Месните влакна са слабо обработени, защото първоначално са проектирани да генерират здравина. Готвенето опростява асимилационния процес, тъй като омрежването на влакната се разрушава по време на обработката при високи температури. Но дори и в този случай, пълно усвояване настъпва след 3 - 6 часа..

Интересно! Ако целта ви е да изградите мускули, яжте протеиново хранене един час преди тренировка. Подходящи са пилешки или пуешки гърди, риба и млечни продукти. Това ще увеличи ефективността на вашето упражнение..

Не забравяйте и за растителните храни. Голямо количество от веществото се намира в семена и бобови растения. Но тялото трябва да отдели много време и усилия, за да ги извлече. Гъбеният компонент е най-труден за смилане и усвояване, но соята лесно постига целта си. Но само соята няма да е достатъчна за пълноценното функциониране на организма, тя трябва да се комбинира с полезните свойства на животинския произход.

Качество на протеините

Биологичната стойност на протеините може да се разглежда от различни ъгли. Вече сме проучили химическата гледна точка и азота, ще разгледаме други показатели.

• Аминокиселинният профил означава, че протеините в диетата трябва да съвпадат с тези, които вече са в тялото. В противен случай синтезът ще бъде нарушен и ще доведе до разграждането на протеиновите съединения.
• Храните с консерванти и тези, които са силно приготвени, имат по-малко аминокиселини на разположение.
• В зависимост от скоростта, с която протеините се разграждат на прости компоненти, протеините се усвояват по-бързо или по-бавно.
• Използването на протеини е индикатор за времето, през което образуваният азот се задържа в организма, и колко от общото количество смилаем протеин се получава.
• Ефективността зависи от това как съставката влияе върху мускулната печалба.

Трябва също да се отбележи нивото на усвояване на протеините от състава на аминокиселините. Поради химическата и биологичната стойност е възможно да се определят продуктите с оптимален източник на протеин.

Помислете за списъка с компоненти, включени в диетата на спортиста:

Както виждаме, въглехидратните храни също са включени в здравословната диета за изграждане на мускули. Не се отказвайте от полезните съставки. Само с правилното съотношение на протеини, мазнини и въглехидрати, тялото няма да почувства стрес и ще се промени към по-добро.

Важно! Диетата трябва да бъде доминирана от растителни протеини. Съотношението им към животните е 80% до 20%.

За да извлечете максимума от протеиновите си храни, имайте предвид тяхното качество и степен на усвояване. Опитайте се да балансирате диетата, така че тялото да е наситено с полезни микроелементи и да не страда от недостиг на витамини и енергия. В заключение отбелязваме, че трябва да се погрижите за правилния метаболизъм. За целта се опитайте да установите хранене и да ядете протеинови храни след обяд. Така ще предотвратите нощните закуски и това ще има благоприятен ефект върху вашата фигура и здраве. Ако искате да отслабнете, яжте птици, риба и млечни продукти с ниско съдържание на мазнини..

Лекция номер 3. Структура и функция на протеините. Ензими

Протеинова структура

Протеините са органични съединения с високо молекулно тегло, състоящи се от а-аминокиселинни остатъци.

Протеините включват въглерод, водород, азот, кислород, сяра. Някои протеини образуват комплекси с други молекули, съдържащи фосфор, желязо, цинк и мед.

Протеините имат високо молекулно тегло: яйчен албумин - 36 000, хемоглобин - 152 000, миозин - 500 000. За сравнение: молекулното тегло на алкохола - 46, оцетната киселина - 60, бензола - 78.

Аминокиселинен състав на протеини

Протеините са непериодични полимери, мономерите на които са а-аминокиселини. Обикновено 20 вида а-аминокиселини се наричат ​​протеинови мономери, въпреки че повече от 170 от тях са открити в клетките и тъканите..

В зависимост от това дали аминокиселините могат да бъдат синтезирани в човешкото тяло и други животни, има: несъществени аминокиселини - могат да бъдат синтезирани; незаменими аминокиселини - не могат да бъдат синтезирани. Основните аминокиселини трябва да се поглъщат с храната. Растенията синтезират всякакви аминокиселини.

В зависимост от аминокиселинния състав протеините са: пълноценни - съдържат целия набор от аминокиселини; дефектен - някои аминокиселини липсват в състава им. Ако протеините са съставени само от аминокиселини, те се наричат ​​прости. Ако протеините съдържат освен аминокиселини и не-аминокиселинен компонент (протезна група), те се наричат ​​сложни. Простетичната група може да бъде представена от метали (металопротеини), въглехидрати (гликопротеини), липиди (липопротеини), нуклеинови киселини (нуклеопротеини).

Всички аминокиселини съдържат: 1) карбоксилна група (-COOH), 2) амино група (-NH₂), 3) радикал или R-група (останалата част от молекулата). Структурата на радикала е различна за различните видове аминокиселини. В зависимост от броя на аминогрупите и карбоксилните групи, които съставляват аминокиселините, има: неутрални аминокиселини, имащи една карбоксилна група и една амино група; основни аминокиселини, имащи повече от една аминогрупа; кисели аминокиселини, имащи повече от една карбоксилна група.

Аминокиселините са амфотерни съединения, тъй като в разтвор те могат да действат както като киселини, така и като основи. Във водните разтвори аминокиселините съществуват в различни йонни форми..

Пептидна връзка

Пептиди - органични вещества, състоящи се от аминокиселинни остатъци, свързани с пептидна връзка.

Образуването на пептиди се случва в резултат на реакцията на кондензация на аминокиселини. Когато аминогрупата на една аминокиселина взаимодейства с карбоксилната група на друга, между тях възниква ковалентна връзка азот-въглерод, която се нарича пептидна връзка. В зависимост от броя на аминокиселинните остатъци, съставляващи пептида, се разграничават дипептиди, трипептиди, тетрапептиди и др. Образуването на пептидна връзка може да се повтори много пъти. Това води до образуването на полипептиди. В единия край на пептида има свободна амино група (наречена N-край), а в другия край, свободна карбоксилна група (наречена С-край).

Пространствена организация на протеиновите молекули

Изпълнението на определени специфични функции от протеините зависи от пространствената конфигурация на техните молекули; освен това е енергийно неблагоприятно за клетката да поддържа протеини в разгъната форма под формата на верига, следователно полипептидните вериги се сгъват, придобивайки определена триизмерна структура или конформация. Има 4 нива на протеинова пространствена организация.

Основната структура на протеина е последователността на подреждането на аминокиселинните остатъци в полипептидната верига, която изгражда протеиновата молекула. Връзката между аминокиселините е пептид.

Ако протеинова молекула се състои само от 10 аминокиселинни остатъка, тогава броят на теоретично възможните варианти на протеинови молекули, различаващи се в реда на редуване на аминокиселини, е 10 20. С 20 аминокиселини можете да съставите още по-разнообразни комбинации от тях. В човешкото тяло са открити около десет хиляди различни протеини, които се различават както помежду си, така и от протеините на други организми..

Това е основната структура на протеиновата молекула, която определя свойствата на протеиновите молекули и нейната пространствена конфигурация. Замяната на само една аминокиселина с друга в полипептидната верига води до промяна в свойствата и функциите на протеина. Например, заместването на шестата глутаминова аминокиселина с валин в β-субединицата на хемоглобина води до факта, че молекулата на хемоглобина като цяло не може да изпълнява основната си функция - транспорта на кислород; в такива случаи човек развива заболяване - сърповидно-клетъчна анемия.

Вторична структура - подредено сгъване на полипептидната верига в спирала (прилича на удължена пружина). Намотките на спиралата са подсилени от водородни връзки между карбоксилни групи и аминогрупи. Почти всички CO и NH групи участват в образуването на водородни връзки. Те са по-слаби от пептидните, но като се повтарят многократно, придават стабилност и твърдост на тази конфигурация. На нивото на вторичната структура има протеини: фиброин (коприна, паяжина), кератин (коса, нокти), колаген (сухожилия).

Третична структура - сгъването на полипептидни вериги в глобули, резултат от появата на химични връзки (водород, йонни, дисулфидни) и установяването на хидрофобни взаимодействия между радикали на аминокиселинни остатъци. Хидрофилно-хидрофобните взаимодействия играят основна роля при формирането на третичната структура. Във водните разтвори хидрофобните радикали са склонни да се крият от водата, групирайки се в глобула, докато хидрофилните радикали в резултат на хидратация (взаимодействие с водни диполи) са склонни да бъдат на повърхността на молекулата. В някои протеини третичната структура се стабилизира чрез дисулфидни ковалентни връзки между сярните атоми на два цистеинови остатъка. На нивото на третичната структура има ензими, антитела, някои хормони.

Кватернерната структура е характерна за сложни протеини, молекулите на които са образувани от две или повече глобули. Субединиците се задържат в молекулата чрез йонни, хидрофобни и електростатични взаимодействия. Понякога, по време на образуването на кватернерна структура, между субединиците възникват дисулфидни връзки. Най-изследваният протеин с кватернерна структура е хемоглобинът. Образува се от две α-субединици (141 аминокиселинни остатъка) и две β-субединици (146 аминокиселинни остатъка). Всяка субединица е свързана с молекула хем, съдържаща желязо.

Ако по някаква причина пространствената конформация на протеините се отклонява от нормалната, протеинът не може да изпълнява своите функции. Например, причината за "болестта на лудите крави" (спонгиформната енцефалопатия) е ненормална конформация на прионите - повърхностните протеини на нервните клетки.

Протеинови свойства

Купете работа за проверка
в биологията

Аминокиселинният състав, структурата на белтъчната молекула определят нейните свойства. Протеините съчетават основни и киселинни свойства, определени от аминокиселинните радикали: колкото повече киселинни аминокиселини в протеина, толкова по-изразени са киселинните му свойства. Способността да дарявате и свързвате Н + определя буферните свойства на протеините; един от най-мощните буфери е хемоглобинът в еритроцитите, който поддържа рН на кръвта на постоянно ниво. Има разтворими протеини (фибриноген), има неразтворими протеини, които изпълняват механични функции (фиброин, кератин, колаген). Има химически активни протеини (ензими), има химически неактивни, устойчиви на различни условия на околната среда и изключително нестабилни.

Външни фактори (топлина, ултравиолетово лъчение, тежки метали и техните соли, промени в pH, радиация, дехидратация)

може да причини нарушаване на структурната организация на протеиновата молекула. Процесът на загуба на триизмерната конформация, присъща на дадена протеинова молекула, се нарича денатурация. Денатурацията се причинява от разкъсването на връзките, които стабилизират определена протеинова структура. Първоначално най-слабите връзки са скъсани, а при по-тежки условия дори по-здрави. Следователно първо се губи кватернерната, а след това третичната и вторичната структура. Промяната в пространствената конфигурация води до промяна в свойствата на протеина и в резултат прави невъзможно протеинът да изпълнява своите биологични функции. Ако денатурацията не е придружена от разрушаване на първичната структура, тогава тя може да бъде обратима; в този случай настъпва самовъзстановяване на конформацията, присъща на протеина. Например, мембранните рецепторни протеини се подлагат на такава денатурация. Процесът на възстановяване на протеиновата структура след денатурация се нарича ренатурация. Ако възстановяването на пространствената конфигурация на протеина е невъзможно, тогава денатурацията се нарича необратима..

Протеинови функции

Ензими

Ензимите или ензимите са специален клас протеини, които са биологични катализатори. Благодарение на ензимите, биохимичните реакции протичат с огромна скорост. Скоростта на ензимните реакции е десетки хиляди пъти (а понякога и милиони) по-висока от скоростта на реакциите, включващи неорганични катализатори. Веществото, върху което действа ензимът, се нарича субстрат.

Ензимите са глобуларни протеини; по структурни характеристики ензимите могат да бъдат разделени на две групи: прости и сложни. Простите ензими са прости протеини, т.е. се състоят само от аминокиселини. Сложните ензими са сложни протеини, т.е. те освен белтъчната част включват и група от непротеинова природа - кофактор. За някои ензими витамините действат като кофактори. В ензимната молекула се секретира специална част, наречена активен център. Активен център е малка площ от ензим (от три до дванадесет аминокиселинни остатъка), където субстратът или субстратите се свързват, за да образуват ензимно-субстратен комплекс. След завършване на реакцията ензимно-субстратният комплекс се разлага на ензим и реакционен продукт (и). Някои ензими имат (в допълнение към активните) алостерични центрове - места, към които са прикрепени регулаторите на ензимната скорост (алостерични ензими).

Реакциите на ензимната катализа се характеризират с: 1) висока ефективност, 2) строга селективност и посока на действие, 3) специфичност на субстрата, 4) фина и прецизна регулация. Субстратната и реакционната специфичност на ензимните реакции на катализа се обясняват с хипотезите на E. Fischer (1890) и D. Koshland (1959).

Е. Фишър (хипотеза за „заключване на ключове“) предполага, че пространствените конфигурации на активния център на ензима и субстрата трябва точно да си съответстват. Субстратът се сравнява с "ключ", ензимът се сравнява с "ключалка".

Д. Кошланд (хипотеза "ръкавица") предполага, че пространственото съответствие на структурата на субстрата и активния център на ензима се създава само в момента на взаимодействието им помежду си. Тази хипотеза се нарича още хипотеза за индуцирано съответствие..

Скоростта на ензимните реакции зависи от: 1) температурата, 2) ензимната концентрация, 3) концентрацията на субстрата, 4) рН. Трябва да се подчертае, че тъй като ензимите са протеини, тяхната активност е най-висока при физиологично нормални условия..

Повечето ензими могат да работят само при температури между 0 и 40 ° C. В тези граници скоростта на реакцията се увеличава с около 2 пъти с повишаване на температурата на всеки 10 ° C. При температури над 40 ° C протеинът се денатурира и ензимната активност намалява. При температури, близки до точката на замръзване, ензимите се инактивират.

С увеличаване на количеството субстрат, скоростта на ензимната реакция се увеличава, докато броят на субстратните молекули стане равен на броя на ензимните молекули. С по-нататъшно увеличаване на количеството на субстрата, скоростта няма да се увеличи, тъй като активните центрове на ензима са наситени. Повишаването на концентрацията на ензима води до увеличаване на каталитичната активност, тъй като по-голям брой субстратни молекули претърпяват трансформации за единица време.

За всеки ензим има оптимална стойност на рН, при която той проявява максимална активност (пепсин - 2,0, слюнна амилаза - 6,8, панкреатична липаза - 9,0). При по-високи или по-ниски стойности на pH активността на ензима намалява. При резки промени в рН ензимът се денатурира.

Скоростта на работа на алостерични ензими се регулира от вещества, които се свързват с алостерични центрове. Ако тези вещества ускоряват реакцията, те се наричат ​​активатори, ако инхибират, те се наричат ​​инхибитори..

Класификация на ензимите

По вида на катализираните химични трансформации ензимите се разделят на 6 класа:

1. оксидоредуктаза (прехвърляне на водородни атоми, кислород или електрони от едно вещество в друго - дехидрогеназа),
2. трансфераза (трансфер на метилова, ацилова, фосфатна или аминогрупа от едно вещество в друго - трансаминаза),
3. хидролази (реакции на хидролиза, при които от субстрата се образуват два продукта - амилаза, липаза),
4. лиази (нехидролитно прикрепване към субстрата или елиминиране на група атоми от него, докато връзките C - C, C - N, C - O, C - S - декарбоксилазата може да бъде разрушена),
5. изомераза (вътремолекулно пренареждане - изомераза),
6. лигази (комбинацията от две молекули в резултат на образуването на C - C, C - N, C - O, C - S връзки - синтетаза).

Класовете от своя страна се подразделят на подкласове и подкласове. В настоящата международна класификация всеки ензим има специфичен шифър, състоящ се от четири числа, разделени с точки. Първото число е класът, второто е подкласът, третото е подкласът, четвъртото е поредният номер на ензима в този подклас, например шифърът на аргиназата е 3.5.3.1.

Отидете на лекция № 2 "Структура и функция на въглехидратите и липидите"

Отидете на лекция № 4 "Структура и функция на АТФ нуклеиновите киселини"

Вижте съдържанието (лекции №1-25)

Протеин

Протеинът е основен градивен елемент на нашето тяло. Всяка клетка на тялото се състои от него, тя е част от всички тъкани и органи. Освен това специален вид протеин играе ролята на ензими и хормони в живия организъм..

Освен че е градивен елемент, протеинът може да осигури и енергия. А в случай на излишен протеин, черният дроб „благоразумно“ превръща протеина в мазнини, които се съхраняват в резерв в тялото (как да се отървем от такива мазнини?).

Човешкото тяло съдържа 22 аминокиселини: тялото може да синтезира самостоятелно 13 аминокиселини от наличния строителен материал и 9 от тях могат да бъдат получени само от храна.

В процеса на усвояване от организма протеините се разграждат до аминокиселини, които от своя страна се доставят в различни части на тялото, за да изпълняват основните си функции. Протеините (под формата на аминокиселини) са част от кръвта, са компоненти на хормоналната система, щитовидната жлеза, влияят върху растежа и развитието на тялото, регулират водния и киселинно-алкалния баланс на тялото.

Храни, богати на протеини:

Посочено приблизително количество в 100 g продукт

Ежедневна нужда от протеин

Препоръчителната нужда от протеин за възрастен е 0,8 g на 1 kg телесно тегло. Този показател може да бъде намерен в таблиците за изчисляване на идеалното телесно тегло. В този случай действителното тегло на човек не се взема предвид поради факта, че аминокиселините са предназначени за клетъчната маса на тялото, а не за телесните мазнини..

Според правилата на диетологията, протеиновата храна трябва да съставлява около 15% от общото съдържание на калории в ежедневната диета. Въпреки че този показател може да варира в зависимост от вида дейност на човек, както и от здравословното му състояние.

Потребностите от протеини се увеличават:

• По време на заболяване, особено след операция, както и по време на периода на възстановяване.
• По време на работа, изискваща силен физически стрес.
• През студения сезон, когато тялото изразходва повече енергия за отопление.
• По време на интензивен растеж и развитие на тялото.
• По време на спортни състезания, както и подготовка за тях.

Нуждите от протеини са намалени:

• През топлия сезон. Това се дължи на химичните процеси в тялото, които се случват при излагане на топлина.
• С възрастта. В напреднала възраст обновяването на тялото става по-бавно, така че се изискват по-малко протеини.
• За заболявания, свързани с усвояването на протеини. Едно от тези заболявания е подаграта..

Асимилация на протеини

Когато човек консумира въглехидрати, процесът на тяхното храносмилане започва, докато е в устата. При протеините е различно. Храносмилането им започва само в стомаха, с помощта на солна киселина. Тъй като обаче протеиновите молекули са много големи, протеините са трудно смилаеми. За да се подобри усвояването на протеините, е необходимо да се ядат храни, съдържащи протеини в най-смилаемата и най-леката форма. Те включват яйчен протеин, както и протеин, съдържащ се в ферментирали млечни продукти, като кефир, ферментирало печено мляко, сирене фета и др..

Според теорията за разделената храна, протеиновите храни се съчетават добре с различни зеленчуци и листни зеленчуци. Съвременните диетолози твърдят, че протеините се усвояват по-добре в присъствието на мазнини и въглехидрати, които са основните източници на енергия за организма..

Тъй като протеиновата храна в тялото се задържа много по-дълго от тази на въглехидратната храна, чувството за ситост след ядене на протеини продължава много по-дълго.

Полезни свойства на протеина и неговото въздействие върху организма

Протеините имат различни функции в тялото, в зависимост от тяхната специализация. Транспортните протеини например участват в доставката на витамини, мазнини и минерали до всички клетки в тялото. Протеините-катализатори ускоряват различни химични процеси в организма. Съществуват и протеини, които се борят с различни инфекции, като са антитела към различни заболявания. Освен това протеините са източници на важни аминокиселини, които са необходими като строителни материали за нови клетки и за укрепване на съществуващите..

Взаимодействие със съществени елементи

Всичко в природата е взаимосвързано и всичко също взаимодейства в тялото ни. Протеините, като част от цялостната екосистема, взаимодействат с други елементи на тялото ни - витамини, мазнини и въглехидрати. Освен това, освен простото взаимодействие, протеините участват и в трансформацията на едно вещество в друго..

Що се отнася до витамините, за всеки консумиран грам протеин трябва да консумирате 1 мг витамин С. При липса на витамин С ще се абсорбира само онова количество протеин, за което има достатъчно витамин в организма.

Опасни свойства на протеините и предупреждения

Признаци за липса на протеини в организма

• Слабост, липса на енергия. Загуба на производителност.
• Намалено либидо. Медицински изследвания могат да разкрият липса на определени полови хормони.
• Ниска устойчивост на различни инфекции.
• Дисфункции на черния дроб, нервната и кръвоносната системи, червата, панкреаса, метаболитните процеси.
• Развива се мускулна атрофия, растежът и развитието на тялото се забавят при децата.

Признаци на излишък на протеин в организма

• Крехкостта на костната система в резултат на подкисляване на тялото, което води до извличане на калций от костите.
• Нарушаване на водния баланс в организма, което също може да доведе до отоци и нарушено храносмилане на витамини.
• Развитието на подагра, която в старите времена е била наричана „болестта на богатите хора“, също е пряко следствие от излишния протеин в организма..
• Наднорменото тегло може да се дължи и на прекомерен прием на протеини. Това се дължи на активността на черния дроб, който превръща излишния протеин за тялото в мастна тъкан.
• Според някои научни източници ракът на дебелото черво може да бъде следствие от повишено съдържание на пурини в храната..

Фактори, влияещи върху съдържанието на протеини в организма

Състав и количество храна. Тъй като тялото не може да синтезира самостоятелно незаменими аминокиселини.

Възраст. Известно е, че в детството количеството протеин, необходимо за растежа и развитието на организма, е над 2 пъти по-голямо от необходимостта от протеин на човек на средна възраст! В напреднала възраст всички метаболитни процеси протичат много по-бавно и следователно нуждата на организма от протеини значително намалява.

Физически труд и професионални спортове. За да поддържат тонуса и работоспособността си, спортистите и хората, занимаващи се с интензивен физически труд, се нуждаят от двукратно увеличение на приема на протеини, тъй като всички метаболитни процеси са много интензивни в тялото.

Протеинова храна за здраве

Както казахме, има 2 големи групи протеини: протеини, които са източници на несъществени и незаменими аминокиселини. Има само 9 незаменими аминокиселини: треонин, метионин, триптофан, лизин, левцин, изолевцин, фенилаланин, валин. Именно тези аминокиселини са особено необходими на нашето тяло, тъй като те се усвояват само от храната.

В съвременната диетология съществува такова понятие като пълноценен и непълен протеин. Протеинова храна, съдържаща всички основни аминокиселини, се нарича пълноценен протеин, непълният протеин е храна, съдържаща само няколко от основните незаменими аминокиселини.

Храните, които съдържат пълноценен висококачествен протеин, включват месо, млечни продукти, морски дарове и соя. Палмата в списъка с такива продукти принадлежи на яйца, които според медицинските критерии се считат за златния стандарт за пълноценен протеин..

Дефектният протеин най-често се среща в ядките, различни семена, зърнени храни, зеленчуци, бобови растения и някои плодове.

Чрез комбиниране на храни, съдържащи дефектен протеин с пълноценни протеини в едно хранене, можете да постигнете максимално усвояване на дефектния протеин. За целта е достатъчно да включите в диетата си само малко количество животински продукти и ползите за организма ще бъдат значителни..

Протеин и вегетарианство

Някои хора, поради своите морални и етични убеждения, напълно са изключили месните продукти от диетата си. Най-известните от тях са Ричард Гиър, звездата от "Синята лагуна" Брук Шийлдс, великолепната Памела Андерсън, както и ненадминатият руски комик Михаил Задорнов.

За да не се чувства тялото обаче лишено, е необходим пълен заместител на рибата и месото. За тези, които консумират мляко, извара, яйца, разбира се, е по-лесно. Тези, които напълно са изоставили животинските протеини, трябва да бъдат много креативни, за да не страда тялото от липса на протеини. Това важи особено за бързо развиващия се детски организъм, който при липса на аминокиселини е в състояние да забави растежа и нормалното развитие..

Чрез определени изследвания, свързани с усвояването на растителния протеин от организма, стана известно, че определени комбинации от такъв протеин могат да осигурят на тялото пълен набор от незаменими аминокиселини. Това са комбинациите: гъби-зърнени култури; гъби-ядки; бобови растения - зърнени култури; бобови растения - ядки, както и различни видове бобови растения, комбинирани в едно хранене.

Но това е само теория и ще отнеме време, преди да бъде напълно потвърдено или опровергано..

Сред протеиновите продукти на растителна основа титлата „шампион“ по съдържание на протеин отива при соята. 100 грама соя съдържа повече от 30% пълноценен протеин. Японската мисо супа, соевото месо и соевият сос далеч не са всички деликатеси, приготвени от този удивителен продукт. Гъбите, лещата, бобът и грахът съдържат в 100 грама от 28 до 25% дефектен протеин.

Авокадото е сравнимо по съдържание на протеин с прясно краве мляко (съдържа около 14% протеин). Освен това плодовете съдържат омега-6 полиненаситени мастни киселини и диетични фибри. Ядки, елда, брюкселско зеле и карфиол, както и спанак и аспержи допълват нашия далеч не пълен списък с храни, богати на растителен протеин..

Протеини в борбата за стройност и красота

За тези, които искат да останат винаги във форма и красива, диетолозите препоръчват да се придържат към определен хранителен режим преди и след тренировки:

1. 1 За да изградите мускулна маса и да придобиете атлетична фигура, се препоръчва да ядете протеинова храна един час преди тренировка. Например половин чиния извара или друг ферментирал млечен продукт, пилешки гърди или пуйка с ориз, риба със салата, омлет с овесени ядки.
2. 2 За придобиване на спортна фигура е позволено да се яде вече 20 минути след тренировка. Освен това трябва да ядете протеинови и въглехидратни храни, но не и мазнини..
3. 3 Ако целта на тренировката е да придобие хармония и грация, без да се изгражда мускулна маса, тогава протеиновата храна трябва да се консумира не по-рано от 2 часа след края на сесията. Не яжте протеини 5 часа преди тренировка. Последно хранене (въглехидрати) 2 часа преди клас.
4. 4 А сега за поддържане на правилния метаболизъм в организма. Според диетолозите, протеинът се препоръчва да се консумира следобед. Те запазват чувството за ситост за дълго време и това е отлична профилактика на тежките нощни ястия..
5. 5 Красивата кожа, буйната и лъскава коса, здравите нокти са резултат от активността на достатъчно количество незаменими аминокиселини в диетата, действащи заедно с витамини и минерали.

Събрахме най-важните точки за катериците в тази илюстрация и ще бъдем благодарни, ако споделите снимката в социална мрежа или блог, с връзка към тази страница: