Білки: структура, функції та користь для організму

Доведеним фактом залишається те, що білки – це основа життя. Без них не може існувати жодна жива істота, рослина, вірус. Білки – головний структурний елемент клітин і тканин. Без них не відбувається практично ні один процес в організмі. Вони надзвичайно цінні та незамінні складники здорового харчування людини. Чому ж білки такі важливі, де їх можна взяти і як запастися цими поживними речовинами?

Структура та функції білка

Білок – це хімічна індивідуальність. У кожної живої істоти свій спеціальний білок. Складається він з вуглецю, водню, кисню та азоту. У складі більшості досліджених білків всіх живих організмів було виявлено 20 амінокислот, що беруть участь в їх побудові, пов’язаних між собою пептидним зв’язком. Саме послідовність амінокислот і визначає його структуру та функції.

Білки можуть набирати різної форми (ланцюг, спіраль, складні тривимірні структури), яка впливатиме на їх функціональність, саме завдяки різним комбінаціям та кількості амінокислот у ланцюгу.

Білки виконують найрізноманітніші функції в організмі:

Низький рівень білка може свідчити про наявність хвороб, пов’язаних із печінкою, нирками чи серцем. Дефіцит цих речовин може призвести до:

• виснаження м’язової тканини;
• появи набряків, особливо в нижніх кінцівках;
• анемії;
• затримки росту у дітей;
• зниження рівня гормонів і ферментів;
• ослаблення імунної системи;
• погіршення стану волосся, нігтів і шкіри;
• зниження когнітивних функцій.

Важкі форми білкової недостатності називають квашіоркор.

Організм має обмежену здатність зберігати та використовувати білки. Надлишок цих речовин також може мати негативний вплив на здоров’я. А саме:

• збільшене навантаження на нирки;
• захворювання кісток;
• порушення здоров’я шкіри;
• негативний вплив на травну систему.

На щастя, спожити забагато білків доволі складно. Хіба що надто захопитися протеїновою їжею.

Не варто забувати, що споживання білка понад норму потребує й збільшення фізичних навантажень. Адже щоб м’язи міцніли, білки мають відновитися.

Цей клас біологічних макромолекул вивчають близько 200 років. Про них вперше у своїх працях згадував Єнс Якоб Берцеліус у 1838 році і називав їх протеїнами. Вже тоді шведський хімік зрозумів, що ці речовини неймовірно важливі. Але ж “що занадто, то не здраво”, тому у всьому слід дотримуватися міри і здорового глузду.

1. Структурна. Ні для кого не секрет, що білки допомагають “будувати” м’язи. Але те, що вони входять до всіх мембран та органел, відомо не всім.
2. Ферментативна. Білки можуть виступати ензимами, які запускають чи прискорюють хімічні реакції в організмі.
3. Транспортна. Білки переносять деякі молекули (кисень, глюкозу, жирні кислоти тощо) через клітинні мембрани та кровоносні судини.
4. Захисна. Специфічні білки (антитіла) намагаються знешкодити всі чужорідні антигени (бактерії, віруси, токсини), що потрапляють в організм.
5. Енергетична. Білки можуть служити джерелом енергії, розкладаючись на амінокислоти, особливо під час підвищеної фізичної чи розумової активності.
6. Запасаюча. Ця функція допомагає організмам зберігати необхідні ресурси для періодів стресу, голоду або збільшеної фізичної активності.
7. Регуляторна. Полягає в контролі та координації різних біохімічних та фізіологічних процесів в організмі. Білки в цьому випадку діють як ключові фактори в регулюванні активності генів, передачі сигналів між клітинами та різних біохімічних шляхів.

Отже, білки – поживні речовини, які потрібні для росту та відновлення клітин, а також функціонування усього організму в цілому. Звідки ж беруться білки?

Повноцінні та неповноцінні білки

Як уже зазначалося, в основі білків лежать амінокислоти. Частина з них синтезується власне самим організмом – їх називають замінними. А частина потрапляє в організм з їжею – незамінні амінокислоти. Білки, що містять весь набір незамінних амінокислот, – повноцінні, а ті, в яких не вистачає хоча б однієї складової – неповноцінні.

Цікавий факт: близько 30% білків у організмі локалізовані у м’язах, 20% – в кістках та сухожиллях, 10% – у шкірі.

Всі незамінні амінокислоти дуже важливі для нормальної роботи організму. Вони обов’язково повинні надходити з їжею. Дефіцит хоча б одного з них може призвести до порушень деяких функцій чи навіть загибелі.

Кератин

Це основний структурний білок, який знаходиться в клітинних тканинах (шкіра, волосся, нігті, пір’я у птахів та луска у рептилій). Він утворюється з великої кількості амінокислот, особливо гліцину, аргініну, серину і цистеїну. Залежно від числа поперечних зшивок, що зв’язують білкові молекули, кератинові структури можуть бути м’якими і гнучкими (волосся) або надзвичайно жорсткими і міцними (панцир черепахи).

Колаген

Один з найпоширеніших білків у тілі людини, і його роль дуже важлива в підтримці здоров’я і функціонування різних тканин. Колаген знаходиться в багатьох тканинах організму, особливо в шкірі, хрящах, кістках та сухожиллях. Він складається з довгих ниткоподібних молекул і надає тканинам міцність і пружність.

Головна функція колагену полягає в підтримці структурного інтегритету тканин. У шкірі колаген утворює основний компонент дерми, що забезпечує її пружність і міцність. З віком, вироблення колагену у організмі може зменшуватись, що може призвести до втрати еластичності і появи зморшок.

Інсулін

Цей білковий гормон виробляється підшлунковою залозою. Він відповідає за регулювання рівня цукру в крові, стимулюючи вбирання глюкози клітинами для подальшого використання як енергії.

Антитіла

Білкові молекули (антитіла) виробляються імунною системою організму як відповідь на інфекції або інші чужорідні агенти. Вони сприяють знищенню інфікованих клітин та нейтралізації шкідливих бактерій і вірусів.

Актин та міозин

Без цих білків людина не змогла зробити ані руху. Актин утворює тонкі філаменти, а міозин – товсті філаменти, які взаємодіють між собою, забезпечуючи скорочення м’язової тканини.

Фібрин

Цей білок грає ключову роль у процесі коагуляції. При пошкодженні судин активується згортання крові, це допомагає зупинити кровотечу та запобігти значній крововтраті. Процес згортання крові складається з кількох етапів і розпочинається з перетворення розчинного білка фібриногену у нерозчинний фібрин. Під впливом ферменту тромбіну, фібриноген розщеплюється на фібрин й утворює фібриновий згусток або тромб, який і закриває пошкоджену ділянку, і запускає процес заживлення.

Гемоглобін

Це ще один важливий білок, що міститься в еритроцитах крові. Він відповідає за газообмін, транспорт кисню з легенів до тканин організму, а також за перенесення діоксиду вуглецю назад у легені для виведення з організму.

Існує ще безліч простих і складних білків, без яких неможливе життя. Відсутність або дефіцит більшості з них призводить до серйозних порушень в роботі організму, що може спричинити розвиток різних захворювань. Тому вкрай важливо забезпечувати свій раціон різноманітними джерелами білків.

Джерела білка або що включити до раціону?

Білки, котрі потрапляють в організм з їжею, в органах травлення розщеплюються на амінокислоти, після чого всмоктуються в кров. З кровотоком вони переміщуються до клітин, де відбувається синтез специфічних білків, характерних для кожного живого організму.

Кожен живий організм має свої унікальні потреби в білках, а клітини синтезують їх ніби на замовлення. Основними джерелами білка для людини вважають:

1. М’ясо.
2. Рибу.
3. Яйця.
4. Молочні продукти.
5. Бобові.
6. Крупи.
7. Горіхи.

Білкова їжа тваринного походження краще засвоюється організмом. Продукти рослинного походження крім білка мають й інші корисні речовини та вітаміни. Тому в здоровому збалансованому харчуванні важлива різноманітність. Вегетаріанці можуть посперечатися з судженнями про користь м’яса. Але й їх організм не страждатиме від дефіциту білка, якщо вони правильно складатимуть щоденне меню.

Цікавий факт! Тваринні білки не тільки більш цінні, але і значно покращують засвоєння білків рослинного походження. Саме через це й рекомендують поєднувати продукти з вмістом різних білків (м’ясо з овочами, крупи з молоком).

Середня норма білка для жінок становить від 58 до 87 грамів на добу, для чоловіків – від 65 до 117 грамів на добу (0,83 г на 1 кілограм маси тіла). Але цей показник відносний, адже активність у людей різна, тому й потреби відрізняються.

Тваринні білки

• вітамін В12;
• вітамін D;
• докозагексаєнову кислоту (важливий елемент омега-3);
• гемове залізо;
• цинк.

Але не все м’ясо однаково корисне. Краще обмежити вживання червоних сортів та жирні страви.

Рослинні білки

Вони вважаються неповноцінними, адже в загальному ланцюгу не вистачає тої чи іншої амінокислоти. Основна перевага рослинного білкового харчування – насичення організму необхідними вітамінами, ферментами й мінералами. Високий вміст клітковини в рослинних білках робить їх дуже важливим компонентом щоденного раціону не тільки вегетаріанців, але й людей, що їдять м’ясо. Адже харчові волокна допомагають травленню та знижують ризик певних хронічних захворювань.

Найбільша кількість білків міститься у:

• тофу;
• кіноа;
• гречаній крупі;
• спіруліні;
• насінні чіа;
• рисі і бобах;
• горіхах.

Білок не лише допомагає в побудові м’язів, але й покращує стан здоров’я. Більшість довготривалих досліджень підтверджують користь рослинного та тваринного білка для здоров’я кісток.

Вживання білкової їжі допомагає знизити вагу та надовго затримати результат. Окрім того, він запобігає втраті м’язової маси на дієті.

Дефіцит та надлишок білка

• виснаження м’язової тканини;
• появи набряків, особливо в нижніх кінцівках;
• анемії;
• затримки росту у дітей;
• зниження рівня гормонів і ферментів;
• ослаблення імунної системи;
• погіршення стану волосся, нігтів і шкіри;
• зниження когнітивних функцій.

Важкі форми білкової недостатності називають квашіоркор.

Організм має обмежену здатність зберігати та використовувати білки. Надлишок цих речовин також може мати негативний вплив на здоров’я. А саме:

• збільшене навантаження на нирки;
• захворювання кісток;
• порушення здоров’я шкіри;
• негативний вплив на травну систему.

На щастя, спожити забагато білків доволі складно. Хіба що надто захопитися протеїновою їжею.

Не варто забувати, що споживання білка понад норму потребує й збільшення фізичних навантажень. Адже щоб м’язи міцніли, білки мають відновитися.

Цей клас біологічних макромолекул вивчають близько 200 років. Про них вперше у своїх працях згадував Єнс Якоб Берцеліус у 1838 році і називав їх протеїнами. Вже тоді шведський хімік зрозумів, що ці речовини неймовірно важливі. Але ж “що занадто, то не здраво”, тому у всьому слід дотримуватися міри і здорового глузду.

Related Posts:

3.7: Білки – види і функції білків

Білки виконують найважливіші функції у всіх системах людського організму. Ці довгі ланцюги амінокислот критично важливі для:

• каталізуючі хімічні реакції
• синтезування та відновлення ДНК
• транспортування матеріалів по осередку
• прийом і відправка хімічних сигналів
• реагуючи на подразники
• забезпечення структурної підтримки

Білки (полімер) – це макромолекули, що складаються з амінокислотних субодиниць (мономерів). Ці амінокислоти ковалентно прикріплені один до одного, утворюючи довгі лінійні ланцюги, звані поліпептидами, які потім складаються в певну тривимірну форму. Іноді ці складчасті поліпептидні ланцюги функціонують самі по собі. Інший раз вони поєднуються з додатковими поліпептидними ланцюгами, утворюючи остаточну білкову структуру. Іноді в кінцевому білку також потрібні неполіпептидні групи. Наприклад, гемогобін білка крові складається з чотирьох поліпептидних ланцюгів, кожна з яких також містить молекулу гема, яка є кільцевою структурою з атомом заліза в центрі.

Білки мають різну форму і молекулярну масу, в залежності від амінокислотної послідовності. Наприклад, гемоглобін – це кульовий білок, що означає, що він складається в компактну глобусоподібну структуру, але колаген, що знаходиться в нашій шкірі, є волокнистим білком, а значить, він складається в довгу розширену волокнисту ланцюжок. Ви, мабуть, схожі на членів вашої родини, тому що поділяєте подібні білки, але ви виглядаєте інакше, ніж незнайомі, тому що білки в очах, волоссі та решті тіла різні.

Малюнок \(\PageIndex\) : Гемоглобін людини: будова гемоглобіну людини. Субодиниці α та β білків у червоному та синьому кольорах, а залізовмісні гемові групи – зеленим кольором. З білкової бази даних.

Оскільки форма визначає функцію, будь-яка незначна зміна форми білка може призвести до того, що білок стає дисфункціональним. Невеликі зміни в амінокислотній послідовності білка можуть спричинити руйнівні генетичні захворювання, такі як хвороба Хантінгтона або серповидноклітинна анемія.

Ферменти

Ферменти – це білки, які каталізують біохімічні реакції, які в іншому випадку не мали б місце. Ці ферменти необхідні для хімічних процесів, таких як травлення та клітинний метаболізм. Без ферментів більшість фізіологічних процесів протікали б настільки повільно (або не зовсім), що життя не могло існувати.

Оскільки форма визначає функцію, кожен фермент специфічний для своїх субстратів. Субстрати – це реагенти, які проходять хімічну реакцію, каталізовану ферментом. Місце, де субстрати зв’язуються з ферментом або взаємодіють з ним, відоме як активний сайт, оскільки це місце, де відбувається хімія. Коли субстрат зв’язується зі своїм активним місцем у ферменту, фермент може допомогти в його розпаді, перебудові або синтезі. Розміщуючи субстрат у певну форму та мікросередовище в активному місці, фермент стимулює хімічну реакцію. Розрізняють два основних класи ферментів:

• Катаболічні ферменти: ферменти, які розщеплюють їх субстрат
• Анаболічні ферменти: ферменти, які будують більш складні молекули зі своїх субстратів

Ферменти необхідні для травлення: процес розщеплення більших молекул їжі вниз на субодиниці, досить малі, щоб дифузувати через клітинну мембрану і використовуватися клітиною. Ці ферменти включають амілазу, яка каталізує засвоєння вуглеводів у роті та тонкому кишечнику; пепсин, який каталізує перетравлення білків у шлунку; ліпаза, яка каталізує реакції, необхідні для емульгування жирів в тонкому кишечнику; і трипсин, який каталізує подальше перетравлення білки в тонкому кишечнику.

Ферменти також необхідні для біосинтезу: процес створення нових, складних молекул з менших субодиниць, які надаються або генеруються клітиною. До таких біосинтетичних ферментів відносяться ДНК-полімераза, яка каталізує синтез нових ниток генетичного матеріалу до поділу клітин; синтетазу жирних кислот, яка синтезує нові жирні кислоти для жирового або мембранного ліпідного утворення; і компоненти рибосоми, яка каталізує утворення нових поліпептиди з амінокислотних мономерів.

Гормони

Деякі білки функціонують як хімічні сигнальні молекули, які називаються гормонами. Ці білки секретуються ендокринними клітинами, які діють для контролю або регулювання конкретних фізіологічних процесів, які включають ріст, розвиток, обмін речовин і розмноження. Наприклад, інсулін – це білковий гормон, який допомагає регулювати рівень глюкози в крові. Інші білки діють як рецептори для виявлення концентрації хімічних речовин і посилають сигнали для реагування. Деякі види гормонів, такі як естроген і тестостерон, є ліпідними стероїдами, а не білками.

Інші функції білка

Білки виконують найважливіші функції у всіх системах людського організму. У дихальній системі гемоглобін (складається з чотирьох білкових субодиниць) транспортує кисень для використання в клітинному метаболізмі. Додаткові білки в плазмі крові і лімфі переносять поживні речовини і продукти життєдіяльності обміну по всьому організму. Білки актин і тубулін утворюють клітинні структури, в той час як кератин утворює структурну підтримку мертвих клітин, які стають нігтями і волоссям. Антитіла, також звані імуноглобінами, допомагають розпізнати і знищити чужорідні збудники в імунній системі. Актин і міозин дозволяють м’язам скорочуватися, в той час як альбумін живить ранній розвиток ембріона або саджанця.

Малюнок \(\PageIndex\) : Тубулін: Структурний білок тубулін забарвлений в червоний колір в клітині миші.

Ключові моменти

• Білки необхідні для основних фізіологічних процесів життєдіяльності і виконують функції в кожній системі людського організму.
• Форма білка визначає його функцію.
• Білки складаються з амінокислотних субодиниць, які утворюють поліпептидні ланцюги.
• Ферменти каталізують біохімічні реакції, прискорюючи хімічні реакції, і можуть або руйнувати їх субстрат, або будувати більші молекули з їх субстрату.
• Форма активної ділянки ферменту відповідає формі субстрату.
• Гормони – це тип білка, який використовується для клітинної сигналізації та зв’язку.

Ключові умови

• амінокислота: Будь-яка з 20 природних α-амінокислот (що мають групи амінокислот та карбонових кислот на одному атомі вуглецю), а також різноманітні бічні ланцюги, які поєднують, через пептидні зв’язки, утворюють білки.
• поліпептид: Будь-який полімер (однакових або різних) амінокислот, з’єднаних за допомогою пептидних зв’язків.
• каталізувати: Для прискорення процесу.