Белки

Высокомолекулярные органические вещества, состоящие из различных по количеству и составу комбинаций аминокислот, соединенных в цепочку.

Белки

Белки – строительный материал для организма. Какие еще функции выполняют эти вещества, и почему безбелковый рацион грозит опасными осложнениями?

Белки – обширная группа органических веществ, которые выполняют в организме человека ряд важных функций. Именно они способствуют росту тканей и усвоению пищи, а их нехватка может привести к серьезным и необратимым нарушениям метаболических процессов. Белки, жиры и углеводы составляют основу питания человека, и без этих веществ наше существование невозможно. Но за что отвечает именно протеины? Какими они бывают и чем полезны? О чем могут рассказать анализы на белок в крови? Во всех вопросах разбирался портал MedAboutMe.

Роль белков в организме человека

Роль белков в организме человека

Функции белков в организме человека разнообразны. Они отвечают за рациональное использование питательных веществ, помогают мышцам сокращаться, обеспечивают иммунную защиту, регулируют синтез гормонов. Суть белков в том, что наряду с ДНК и РНК они обеспечивают хранение и передачу информации об организме и его функционировании. Именно из них состоят все важные структуры клеток, поэтому без протеинов жизнь была бы невозможна.

Нарушения белкового обмена несут за собой тяжелые последствия. Человек теряет вес, ухудшается аппетит, снижается работоспособность, проявляются нарушения пищеварения, в частности, характерны запоры или диареи. В том случае если нарушен синтез белков, они накапливаются в организме и могут привести к сильной интоксикации. Особенно опасны врожденные патологии, в частности, различные ферментопатии – нехватка ферментов.

Суть белков для человека

Белки входят в состав структурных элементов клеток, без них невозможен рост и обновление любой ткани. Наибольшее содержание протеинов – в мышцах (50% от общей массы), 20% приходится на кости и хрящи, а 10% – на кожу.

Для обеспечения нормального функционирования организма человеку требуется съедать в сутки в среднем 0,75-1 г чистого белка на 1 кг веса. Если питание не достаточно обогащено этими веществами, у человека развивается белковое голодание. Поскольку протеины разных групп отвечают за целый ряд функций, в том числе обеспечивают множество жизненно важных метаболических процессов, их дефицит сравним с полным голоданием. Сначала у человека проявляются симптомы недоедания:

  • Потеря веса.
  • Ухудшение самочувствия, слабость.
  • Потеря аппетита.
  • Остановка роста у детей и замедление умственного развития.
  • Нарушения гормонального фона.

Если нехватка белков критическая, даже при потреблении в пищу достаточного количества углеводов и жирных кислот, человек может умереть от истощения. Лучше всего белки усваиваются из продуктов животного происхождения – мясо и птица, рыба и морепродукты, перепелиные и куриные яйца, молочные и кисломолочные продукты. И при достаточном питании белковое голодание развивается крайне редко. Однако эта опасность может грозить вегетарианцам, поэтому им необходимо особенно внимательно следить за количеством белка в продуктах. Компенсировать отсутствие животной пищи в рационе можно с помощью грибов, бобовых, злаковых и некоторых видов овощей. Подробнее об этом см. в таблице белков в конце статьи.

Белки и рост организма

Белки и рост организма

Одной из важнейших функций белков для человека является их участие в образовании тканей. Эти вещества часто называют главным строительным материалом организма. Особенно важен белок для формирования мышц, сухожилий и костей, из него состоят волосы и ногти.

Для полноценного роста ребенка норма белка должна быть такой:

  • Новорожденные – 1,5-2 г/кг массы.
  • После 1 года – 36-87 г/сутки.

Также считается, что 60% протеина дети должны получать с пищей животного происхождения. Именно в этом случае его будет достаточно для нормального роста и развития организма. Всемирная организация здравоохранения сегодня не рекомендует вводить прикормы детям первого полугодия, находящимся на грудном вскармливании. А кормление грудным молоком или смесями продолжать минимум до 1 года. Такой подход, в частности, дает возможность обеспечить детский рацион достаточным содержанием белков.

Протеиновая пища актуальна для детей в периоды активного роста:

  • У девочек – 10-12 лет, в среднем до 16 лет.
  • У мальчиков – 12-14 лет, в среднем до 19 лет.

В этот период в организме наблюдаются скачки гормона роста соматотропина. А он, как и многие другие гормоны, по своей структуре – белок. Недостаточное питание в этом возрасте неизбежно приведет к задержке роста, причем компенсировать ее позже будет невозможно. Дело в том, что соматотропный гормон влияет на рост трубчатых костей – активизирует зоны роста на их концах, которые к возрасту 18-20 лет полностью закрываются.

Строительная функция белков важна не только в детском возрасте. Белки помогают организму обновляться, а тканям меньше изнашиваться. Поэтому дефицит этих питательных веществ в рационе взрослых приводит к преждевременному старению, дряблости кожи, ухудшению состояния волос и ногтей. Кроме этого, нехватка белка может сказаться и на функциях сердечной мышцы.

Состав белков

Белки – сложные высокомолекулярные соединения, состоящие из аминокислот. Именно эти компоненты и отвечают за все функции белков. Попадая в организм с пищей, сложные цепочки вещества расщепляются до составляющих, а после из них формируются необходимые для жизнедеятельности соединения.

Главным химическим компонентом в составе белков является азот. Именно он изначально используется растениями для биосинтеза белков, необходимых для их роста и жизни. После животные, питающиеся растительной пищей, могут расщеплять эти вещества и формировать из них подходящие для своего организма соединения. Человек, как представитель всеядных существ, может перерабатывать как растительные, так и животные белки. При этом в норме в рационе должны присутствовать оба типа веществ.

Молекула белков

Молекула белка представляет собой цепочку из последовательно соединенных пептидной связью аминокислот. Ее длина не ограничена и может состоять из 2 и более компонентов. Молекулы белков, состоящие из 2-40 аминокислот, называют пептидами. К ним относят такие важные вещества:

  • Гормоны (окситоцин, соматотропин, пролактин, гормоны щитовидной железы, ТТГ и прочие).
  • Нейропептиды, регулирующие работу центральной нервной системы.
  • Эндорфины.
  • Регуляторы артериального давления и тонуса сосудов.
  • Регуляторы пищеварения и аппетита.
  • Естественные обезболивающие.

Поэтому получая с пищей любые по структуре молекулы белков, организм может трансформировать их в цепочки разной длины. В том числе создавать необходимые для жизнедеятельности пептиды.

Структура белков

Цепочка аминокислот белков может быть достаточно длинной, иногда свыше 300 элементов. И при большом количестве компонентов она начинает сворачиваться. Выделяют 4 типа возможного вида молекул:

  • Первичная структура белка.

Это как раз первая, исходная нить аминокислот. Характерна в большей степени для пептидов.

  • Вторичная структура белка.

Цепочка скручивается в виде спирали или укладывается «змейкой», таким образом уменьшая свою длину. Одна молекула белка на разных участках может сжиматься по-разному. Характерна для коллагена и кератина – структурных белков, обеспечивающих тканям прочность.

  • Третичная структура.

Цепь аминокислот формирует трехмерную глобулу, форму близкую к сферической. Характерна для некоторых гормонов, а также ферментов и иммуноглобулинов.

  • Четвертичная структура белка.

Молекулы образуют сразу несколько глобул. Наиболее сложное строение. Самый яркий пример протеина с такой организацией – гемоглобин.

Для каждого белка характерна своя структура, которая продиктована последовательностью аминокислот и их связями. В том случае если связи по каким-то причинам разрушаются, белок утрачивает способность выполнять свои функции. Так, например, именно нарушение в структуре гемоглобина ведет к развитию серповидноклеточной анемии и невозможности транспорта кислорода к клеткам.

Аминокислоты в составе белков

Главная ценность белков – аминокислоты, из которых они состоят. Именно из них синтезируются необходимые белки в организме человека, которые обеспечивают метаболические процессы. Все поступающие с пищей протеины расщепляются до составных компонентов. Но человеческий организм использует для синтеза уже необходимых ему веществ всего 20 аминокислот.

Поэтому ценность пищи принято оценивать не только по чистому содержанию протеина, но и по наличию в составе белков разных видов аминокислот.

Основные аминокислоты белков

Основные аминокислоты белков

Все аминокислоты, необходимые для человека, принято делить на заменимые и незаменимые. Дело в том, что некоторые виды этих органических соединений организм способен синтезировать самостоятельно. Их содержание в пище желательно, но в том случае если в продуктах такие аминокислоты отсутствуют, это не отразится на жизнедеятельности.

К этому типу веществ относят такие аминокислоты белков:

  • Аргинин.

В детском организме не синтезируется, поэтому должен обязательно присутствовать в рационе ребенка. Также нехватка аргинина наблюдается у пожилых и ослабленных людей. Аминокислота важна для здоровья суставов, кожи, мышечной ткани, укрепляет иммунную систему.

  • Аспарагин.

Нужен для нормального функционирования нервной системы, способствует проводимости импульсов по нервным клеткам.

  • Аспарагиновая кислота.

Улучшает метаболизм, участвует в синтезе молекулы АТФ – энергии для клеток.

  • Аланин.

Аминокислота способствует более долгой жизни клеток, снимает интоксикацию.

  • Цистеин.

Ускоряет восстановительные процессы в организме.

Участвует в расщеплении жиров, а значит, помогает при похудении. Важна для умственного развития.

Из этой аминокислоты на 30% состоит белок коллаген.

  • Тирозин.

Регулирует аппетит, поддерживает артериальное давление, участвует в синтезе нейромедиаторов.

  • Глютамин.

Устраняет токсины из печени, помогает наращивать мышцы.

  • Пролин.

Важный компонент в хрящевой ткани.

  • Серин.

Важен для нормального функционирования ЦНС и головного мозга.

Незаменимые аминокислоты

Незаменимые аминокислоты в белках – один из ключевых компонентов питания. Если их в рационе недостаточно, организм начинает задействовать резервные запасы веществ, в частности, использовать мышечную ткань. Такие процессы отражаются не только на внешнем виде, но и на здоровье. Человек может испытывать мышечные боли, слабость, а одни из самых опасных последствий – повреждения сердечной мышцы (миокарда) и центральной нервной системы. Для людей, которые занимаются спортом, отсутствие в рационе этих органических соединений приводит к невозможности нарастить достаточную мышечную массу.

К этому классу относятся такие аминокислоты белков:

  • Гистидин.

Нужен для образования лейкоцитов и эритроцитов, играет важную роль в предупреждении аллергических реакций и развития аутоиммунных заболеваний. Аминокислота участвует в процессе пищеварения – под ее действием вырабатывается желудочный сок.

  • Лейцин.

Способствует сжиганию жиров, наряду с инсулином регулирует глюкозу в крови, помогает мышцам быстро восстанавливаться.

  • Метионин.

Аминокислота важна для укрепления костей и мышечной ткани. Кроме этого, играет важную роль в нормализации иммунной системы – предотвращает аллергические реакции.

  • Лизин.

Важен для синтеза иммуноглобулинов, улучшает опорные свойства организма, участвует в образовании гормонов, в частности, гормона роста соматотропина.

  • Изолейцин.

Помогает развивать физическую выносливость и быстрее восстанавливать мышечную ткань, поэтому важен для спортсменов.

  • Треонин.

Важен для роста и восстановления мышечной ткани, регулирует белковый обмен и предупреждает перерождение печени (жировая дистрофия), развитие цирроза.

  • Триптофан.

Важная составляющая в процессе синтеза гормона серотонина.

  • Валин.

Регулирует уровень глюкозы в крови, предупреждает повреждения мышечной ткани.

  • Фенилаланин.

Важная аминокислота для работы ЦНС, улучшает память и концентрацию внимания. Опасна она только для людей с врожденной ферментопатией – фенилкетонурией, при которой аминокислота не может быть использована организмом. В результате она накапливается в теле и вызывает серьезную интоксикацию. Поэтому людям с данным заболеванием, наоборот, рекомендовано избегать продуктов, содержащих эту аминокислоту в белках.

Содержание незаменимых аминокислот в продуктах смотрите в таблице белков в конце статьи.

Биосинтез белков

Биосинтез белков

Синтез белков в клетке происходит под контролем ДНК и РНК – именно они отвечают за то, как будут соединяться полученные аминокислоты, а также какие протеины сейчас необходимы организму.

Весь процесс биосинтеза белков можно разделить несколько этапов, каждый из которых важен для нормального функционирования организма:

  • Образование пептидов. Поступающий с пищей протеин в желудочно-кишечном тракте расщепляется до пептидов. Происходит это с помощью фермента желудка пепсина и ферментов поджелудочной железы трипсина и химотрипсина.
  • Пептидные фрагменты расщепляются до свободных аминокислот. Этот этап молекулы белков также проходят в ЖКТ.
  • Аминокислоты всасываются в кровь.
  • Из свободных аминокислот формируются новые белковые соединения.

Правильный белковый обмен веществ – это баланс между расп