Полимерната структура на протеините. Протеините – тяхната роля в човешкото тяло и колко важни са те в спорта

16.08.2020

Белтъчините са важни строителен материалнашето тяло. Всяка клетка на тялото се състои от него, тя е част от всички тъкани и органи. В допълнение, специален вид протеин играе роля ензимии хормонив жив организъм.

В допълнение към градивната функция, протеинът може да бъде и източник на енергия. И в случай на излишък от протеини, черният дроб "предпазливо" преобразува протеина в мазнини, които се съхраняват в резерв в тялото (как да се отървем от такива мазнини?).

Човешкото тяло съдържа 22 аминокиселини: 13 аминокиселини организмът може да синтезира самостоятелно от наличния строителен материал, а 9 от тях може да си набави само с храната.

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

Храни, богати на протеини:

Приблизителното количество е посочено в 100 g от продукта

+ още 40 храни, богати на протеини ( посочен е броят на грамовете в 100 g от продукта):
Турция	21,6	Халибут	18,9	Бринза	17,9	Варена наденица	12,1
пилешко краче	21,3	телешко	19,7	Херинга	17,7	просо	12,0
Заешко месо	21,2	Говеждо месо	18,9	Телешки черен дроб	17,4	Овесена каша	11,9
Розова сьомга	21	свински черен дроб	18,8	Свински бъбреци	16,4	Свинска мазнина	11,4
скариди	20,9	Агнешки черен дроб	18,7	лешник	16,1	пшеничен хляб	7,7
пилета	20,8	пилета	18,7	Полок	15,9	Сладки сладкиши	7,6
сьомга	20,8	Бадемов	18,6	Сърцето	15	Оризова каша	7
слънчогледово семе	20,7	Калмари	18	орех	13,8	ръжен хляб	4,7
малка сайра	20,4	Скумрия	18	Докторска Варенка	13,7	Кефир с ниско съдържание на мазнини	3
овнешко месо	20	Извара с ниско съдържание на мазнини	18	Елда	12,6	Мляко	2,8

Ежедневна нужда от протеин

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

Според правилата за хранене протеиновите храни трябва да бъдат около 15% от общото калорично съдържание на дневната диета. Въпреки че тази цифра може да варира в зависимост от вида на човешката дейност, както и от състоянието на неговото здраве.

Нуждата от протеини се увеличава:

По време на заболяване, особено след операция, както и по време на възстановяване.
По време на работа, изискваща силно физическо натоварване.
В студения сезон, когато тялото изразходва повече енергия за отопление.
При интензивен растеж и развитие на организма.
По време на спортни състезания, както и подготовка за тях.

Нуждата от протеини намалява:

През топлия сезон. Това се дължи на химичните процеси в тялото, които протичат при излагане на топлина.
С възрастта. В напреднала възраст обновяването на тялото е по-бавно, така че се изисква по-малко протеин.
При заболявания, свързани с усвояемостта на протеините. Едно от тези заболявания е подаграта.

Усвояемост на протеини

Когато човек консумира въглехидрати, процесът на храносмилането му започва още докато е в устата. С протеините е различно. Храносмилането им започва само в стомаха, с помощта на солна киселина. Въпреки това, тъй като протеиновите молекули са много големи, протеините са трудни за смилане. За да се подобри усвояването на протеините, е необходимо да се консумират храни, съдържащи протеин в най-усвоимата и лека форма. Те включват яйчен белтък, както и протеинът, съдържащ се в ферментирали млечни продукти като кефир, ферментирало печено мляко, сирене фета и др.

Според теорията за разделното хранене протеиновите храни се съчетават добре с различни зеленолистни 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 протеиновите храни се задържат в тялото много по-дълго от въглехидратните, усещането за ситост след прием на протеини продължава много по-дълго.

Полезни свойства на протеина и влиянието му върху организма

В зависимост от своята специализация, протеините изпълняват различни функции в организма. Транспортни протеини, например, се занимават с доставката на витамини, мазнини и минерали до всички клетки на тялото. Протеините катализатори ускоряват различни химични процеси в тялото. Има и протеини борба с различни инфекции, като антитела срещу различни заболявания. Освен това протеините са източници на важни аминокиселини, които са необходими като строителни материализа нови клетки и укрепване на съществуващите.

Взаимодействие с съществени елементи

Всичко в природата е взаимосвързано и също така всичко взаимодейства в нашето тяло. Протеините, като част от цялостната екосистема, взаимодействат с други елементи на нашето тяло – 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 грам консумиран протеин трябва да приемате 1 mg витамин С. При липса на витамин С ще се усвои само това количество протеин, което е достатъчно за витамина, който се съдържа в организма.

Опасни свойства на протеините и предупреждения

Признаци на липса на протеин в организма

Слабост, липса на енергия. Загуба на ефективност.
Намалено либидо. В медицински изследванияможе да има липса на някои полови хормони.
Ниска устойчивост на различни инфекции.
Нарушаване на функциите на черния дроб, нервната и кръвоносната система, функционирането на червата, панкреаса, метаболитните процеси.
Развива се мускулна атрофия, растежът и развитието на тялото при децата се забавят.

Признаци на излишък на протеин в тялото

Крехкостта на скелетната система в резултат на подкиселяване на тялото, което води до извличане на калций от костите.
Нарушаване на водния баланс в организма, което също може да доведе до оток и несмилаемост на витамините.
Развитието на подагра, която навремето се е наричала "болестта на богатите", също е пряко следствие от излишъка на белтъчини в организма.
Наднорменото тегло също може да е резултат от прекомерен прием на протеини. Това се дължи на дейността на черния дроб, който превръща излишния протеин за тялото в мастна тъкан.
Ракът на червата, според някои научни източници, може да е резултат от повишено съдържание на пурини в храната.

Фактори, влияещи върху съдържанието на протеини в организма

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

възраст.Известно е, че в детствоколичеството протеин, необходимо за растежа и развитието на тялото, е повече от 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 е значително намалена.

Физически труд и професионален спорт. За поддържане на тонус и представяне за спортисти и хора, участващи в интензивни физически труд, необходимо е 2-кратно увеличаване на приема на протеини, тъй като всички метаболитни процеси са много интензивни в тялото им.

Протеинова храна за здраве

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

В съвременното хранене има такова нещо като пълени непълен протеин. Протеинова храна, която съдържа всички незаменими аминокиселини, се нарича пълноценен протеин, докато храна, която съдържа само някои от незаменимите аминокиселини, се счита за непълен протеин.

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

Непълен протеин най-често се намира в ядки, различни семена, зърнени храни, зеленчуци, бобови растения и някои плодове.

Комбинирайки в едно хранене продукти, съдържащи дефектен протеин с пълноценен, можете да постигнете максимално усвояване на дефектния протеин. За да направите това, достатъчно е да включите в диетата си само малко количество животински продукти и ползите за тялото 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 и ненадминатият руски хуморист Михаил Задорнов.

Въпреки това, за да не се чувства тялото лишено, е необходима пълна подмяна 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 изобретателни, за да не страда тялото от липса на протеин. Това важи особено за бързо растящия детски организъм, който при липса на аминокиселини е в състояние да забави растежа и нормалното развитие.

Чрез определени изследвания, свързани с изследването на усвояването на растителния протеин от организма, стана известно, че определени комбинации от такъв протеин могат да осигурят на тялото пълен набор от незаменими аминокиселини. Тези комбинации са: гъби-зърнени храни; 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 времето ще минепреди да бъде напълно потвърдено или опровергано.

Сред растителните протеинови храни, титлата "шампион" по съдържание на протеини отива при соята. 100 грама соя съдържат повече от 30% пълноценен протеин. Японска мисо супа, соево месо и соев сос не са всички деликатеси, които се приготвят от този невероятен продукт. Гъбите, лещата, бобът и грахът съдържат от 28 до 25% дефектен протеин на 100 грама.

Авокадото е сравнимо по съдържание на протеин с прясното краве мляко (съдържа около 14% протеин). Освен това плодът съдържа омега-6 полиненаситени мастни киселини и диетични фибри. Ядки, елда, брюкселско зеле и карфиол, както и спанакът и аспержите допълват нашите далеч от пълен списъкхрани, богати на растителни протеини.

Протеини в борбата за хармония и красота

За тези, които искат винаги да останат във форма и красиви, диетолозите препоръчват да се придържат към определена диета преди и след тренировка:

1 За да изграждане на мускулна масаи да получите спортна фигура, се препоръчва да ядете протеинови храни един час преди тренировка. Например половин чиния извара или друг ферментирал млечен продукт, пилешки гърди или пуешко с ориз, риба със салата, бъркани яйца с овесени ядки.
2 За да получите спортна фигура, разрешено е да се яде в рамките на 20 минути след тренировка. Освен това трябва да се консумират протеинови и въглехидратни храни, но не и мазнини.
3 Ако целта на тренировката е отслабнетеи благодат, без да се трупа мускулна маса, тогава протеиновите храни трябва да се консумират не по-рано от 2 часа след края на занятията. Преди тренировка изобщо не яжте протеини в продължение на 5 часа. Последно хранене (въглехидрати) 2 часа преди час.
4 А сега за поддържане на правилен метаболизъмв организма. Според диетолозите протеините се препоръчват да се консумират следобед. Те запазват чувството за ситост за дълго време, а това е отлична превенция на обилните вечерни хранения.
5 красива кожа, буйна и лъскава коса, здрави нокти- резултат от активността на достатъчно количество незаменими аминокиселини в диетата, действащи заедно с витамини и микроелементи.

Ние сме събрали най-много важни точкиза катериците в тази илюстрация и ще ви бъда благодарен, ако споделите снимката социална мрежаили блог, с връзка към тази страница:

Съставът на протеините включва органогенни елементи и сяра. Някои протеини съдържат фосфор, селен, метали и др. Процентът на химичните елементи в протеините може да варира в зависимост от тъканта или органа в границите, представени в табл. 1.2.

Тъй като протеините са полимери, те са верига от аминокиселини. Аминокиселинната последователност в протеиновата молекула винаги е генетично определена. В същото време поредица от аминокиселини все още не е протеин като такъв; не е в състояние да изпълнява функциите на протеин. В жива клетка протеините не са безформени нишки от аминокиселини, а изключително структурирани образувания с определена пространствена конфигурация.

Таблица 1.2

В пространствената организация на протеиновата молекула се разграничават четири нива. Първична структура -верига от аминокиселини. Вторична структура -веригата от аминокиселини е усукана под формата на а-спирала. Третична структура- пространственото разположение на полипептидната верига може да бъде под формата на намотка (глобуларни протеини) или под формата на влакно (фибриларни протеини) (фиг. 1.4). Глобуларните протеини са силно разтворими във вода, те включват яйчен белтък, млечен казеин, протеини в кръвната плазма. Фибриларните протеини са или неразтворими във вода, или слабо разтворими; те включват протеини в мускулите, костите и някои кръвни протеини (фибрин). Кватернерна структура- свързването на няколко полипептидни вериги, които могат да имат различни първични, вторични и третични структури.

В зависимост от структурата на третичната и кватернерната структура, протеините се делят на прости и сложни. Прости протеини - протеинисъставен само от аминокиселини, сложни протеини - протеинисъдържат протеинови и небелтъчни части. Небелтъчна част - кофактормогат да бъдат представени от нуклеинови киселини, липиди, захари, витамини, фосфорна киселина и други съединения.

Свойствата и структурата на протеина се определят от набора от аминокиселини, включени в него, техния общ брой, последователността на свързване помежду си и пространствената конфигурация на самата молекула. Аминокиселината е малко органично съединение, съдържащо две функционални групи, едната от които има киселинни свойства - карбоксилна група, а другата - аминогрупа действа като основа. Общата структурна формула е както следва:

COOH - карбоксилна група;

NH2 - аминогрупа;

R е радикал.

Групата, отбелязана в сиво, присъства във всички аминокиселини в непроменена форма, а радикалът за всяка аминокиселина има своя собствена - според структурата на радикала, всъщност аминокиселините се различават една от друга

В момента са известни около 200 аминокиселини, но само 20 от тях са включени в протеина (Таблица 1.3) и затова се наричат още

"магически аминокиселини". Основната цел на аминокиселините е участието в изграждането на протеинови молекули в организма. Но освен това, аминокиселините независимо изпълняват различни функции, представени в табл. 1.3.

Някои от тези аминокиселини, а именно 12, могат да се синтезират в човешкото тяло в достатъчни или ограничени количества. Аминокиселините, които се синтезират в организма в достатъчни количества, се наричат несъществени аминокиселини.Те включват аланин, аспарагин, аспарагинова киселина, глицин, глутамин, глутаминова киселина, пролин, серин, тирозин, цистеин.Аминокиселините, които се синтезират в организма в ограничени количества, се наричат частично заменими аминокиселини.Тези аминокиселини са аргинини хистидин,при възрастен те се синтезират в необходимото количество, а при деца - в недостатъчни количества.

Таблица 1.3

кратко описание нааминокиселини

име	Функция	Източник	Необходимост, g

Неесенциални аминокиселини
аланин	Преобразува се в черния дроб в глюкоза, участвайки в процеса на глюконеогенеза	Овесени ядки, ориз, мляко и млечни продукти, телешко, сьомга
аргинин	Участва в протеиновия метаболизъм (орнитин цикъл). Ускорява заздравяването на рани. Предотвратява образуването на тумори. Почиства черния дроб, укрепва имунната система	Орехи, кедрови ядки, тиквени семки, слънчогледови семки, сусам, соя, мляко, месо, риба
аспарагин	Участва в реакциите на трансаминиране. Той играе важна роля в синтеза на амоняк. предшественик на аспарагинова киселина	Бобови растения, аспержи, домати, ядки, семена, мляко, месо, яйца, риба, морски дарове
Аспарагинова киселина	Участва в процеса на глюконеогенезата и последващото съхранение на гликоген, в процесите на синтеза на ДНК и РНК. Ускорява производството на имуноглобулини	Картофи, кокос, ядки, телешко, сирене, яйца

Продължение

име	Функция	Източник	Необходимост, g

хистидин	Участва във формирането на имунния отговор, в процесите на хематопоеза	Зърнени храни, ориз, месо
глицин	Участва в производството на хормони. Той е суровина за производството на други аминокиселини. Инхибира предаването на нервни импулси. Активира работа имунна система	Магданоз, месни продукти, млечни продукти, риба
глутамин	Той е предшественик на глутаминовата киселина. Участва в работата на клетките на тънките черва и имунната система. Подобрява паметта	Картофи, зърнени храни, соя, орехи, свинско, телешко, мляко
Глутаминова киселина	Играе основна роля в азотния метаболизъм. Участва в преноса на калиеви йони в клетките на централната нервна система и неутрализира амоняка. Участва в нормализирането на кръвната захар	Спанак, месо, мляко, риба, сирене
пролин	Участва в синтеза на колаген. Насърчава заздравяването на рани, подобрява текстурата на кожата	Месо, млечни продукти, риба, яйца
Спокоен	Участва в образуването на активни центрове на редица ензими, синтеза на аминокиселини. Изисква се за размяна мастни киселинии мазнини	Млечни продукти
тирозин	Участва в биосинтеза на меланини, допамин, адреналин, хормони на щитовидната жлеза. Стимулира мозъчната дейност	Сусам, тиквени семки, бадеми, плодове, млечни продукти

Продължение

име	Функция	Източник	Необходимост, g

цистеин	Участва в образуването на третичната структура на протеиновите молекули. Има антиоксидантни, антиканцерогенни и детоксикиращи свойства. Участва в метаболизма на мазнините	Лук, чесън, червен пипер, млечни продукти, месо, риба (сьомга), сирене
Незаменими аминокиселини
Валин	Стимулира умствената дейност, активността и координацията. Източник на енергия за мускулите.	Млечни продукти, месо, хайвер, зърнени храни, зърнени храни, бобови растения, гъби, ядки
изолевцин	Нормализира функциите на централната нервна система	Млечни продукти, месо, риба, яйца, ядки, соя, ръж, леща
левцин	Насърчава възстановяването на костите, кожата, мускулите. Намалява нивата на кръвната захар и стимулира отделянето на хормона на растежа. Важен междинен продукт в синтеза на холестерол	Бобови растения, ориз, пшеница, ядки, месо
лизин	Участва в калциевия метаболизъм, в образуването на колаген. Необходим за растеж, възстановяване на тъканите, синтез на хормони, антитела	Картофи, ябълки, млечни продукти, месо, риба, сирене
Метионин	Участва в метаболизма на мазнини, витамини, фосфолипиди. Необходим за образуването на коса, кожа, нокти. Има липотропен ефект	Царевица, извара, яйца, риба (костур, сом, звездна есетра, треска), черен дроб
треонин	Предотвратява отлагането на мазнини в черния дроб. Насърчава образуването на колаген, еластин и протеини на зъбния емайл. Засилва имунната защита	Ядки, семена, бобови растения, млечни продукти, яйца, месо, риба (сьомга), растителни храни

Останалите осем аминокиселини не могат да се синтезират в тялото на хората и животните и трябва да се доставят с храната, поради което се наричат незаменими аминокиселини.Те включват валин, изолевцин, левцин, лизин, треонин, триптофан, фенилаланини метионин.Отделно трябва да се разграничат две аминокиселини - тирозини цистеин,които са частично заменими, но не защото организмът не е в състояние да ги синтезира, а защото незаменимите аминокиселини са необходими за образуването на тези аминокиселини. Тирозинът се синтезира от фенилаланин, а образуването на цистеин изисква сяра, която той заема от метионина. Горната информация може да бъде илюстрирана с диаграмата, показана на фиг. 1.5.

Протеините или протеините са сложни, високомолекулни органични съединения, състоящи се от аминокиселини. Те представляват основната, най-важна част от всички клетки и тъкани на животински и растителни организми, без която не могат да се осъществяват жизненоважни физиологични процеси. Протеините не са еднакви по състав и свойства в различните животински и растителни организми и в различни клетки и тъкани на един и същи организъм. Протеините с различен молекулен състав се разтварят различно във и във водни солеви разтвори; те не се разтварят в органични разтворители. Поради наличието на киселинни и основни групи в протеиновата молекула, той има неутрална реакция.

Протеините образуват множество съединения с всякакви химични вещества, което определя тяхното особено значение в протичащите в организма химични реакции и представляващи основата на всички прояви на живота и неговата защита от вредни влияния. Протеините са в основата на ензими, антитела, хемоглобин, миоглобин, много хормони и образуват сложни комплекси с витамини.

Влизайки в съединения с мазнини и въглехидрати, протеините могат да се преобразуват в тялото по време на тяхното разграждане в мазнини и въглехидрати. В животинския организъм те се синтезират само от аминокиселини и техните комплекси - полипептиди и не могат да се образуват от неорганични съединения, мазнини и въглехидрати. Извън тялото се синтезират много нискомолекулни биологично активни протеинови вещества, подобни на тези, които се намират в тялото, например някои хормони.

Обща информация за протеините и тяхната класификация

Протеините са най-важните биоорганични съединения, които наред с нуклеиновите киселини заемат особена роля в живата материя – животът е невъзможен без тези съединения, тъй като според Ф. Енгелс животът е специално съществуване на белтъчни тела и т.н.

"Протеините са естествени биополимери, които са продукти на реакцията на поликондензация на естествени алфа-аминокиселини."

Естествени алфа-аминокиселини 18-23, тяхната комбинация се образува безкрайно голям бройразновидности на протеинови молекули, които осигуряват разнообразие от различни организми. Дори за отделни индивиди от организми от този вид са характерни техните собствени протеини и редица протеини се намират в много организми.

Протеините се характеризират със следния елементен състав: образуват се от въглерод, водород, кислород, азот, сяра и някои други химични елементи. Основна характеристикапротеинови молекули е задължителното присъствие на азот в тях (в допълнение към атомите C, H, O).

В протеиновите молекули се осъществява „пептидна“ връзка, т.е. връзка между С атома на карбонилната група и азотния атом на аминогрупата, което определя някои характеристики на протеиновите молекули. Страничните вериги на протеиновата молекула съдържат голям брой радикали и функционални групи, което "прави" протеиновата молекула полифункционална, способна на значително разнообразие от физикохимични и био химични свойства.

Поради голямото разнообразие от протеинови молекули и сложността на техния състав и свойства, протеините имат няколко различни класификации, базирани на различни знаци. Нека разгледаме някои от тях.

I. Две групи протеини се разграничават по състав:

1. Протеини (прости протеини; тяхната молекула се образува само от протеин, например яйчен албумин).

2. Протеините са сложни протеини, чиито молекули се състоят от протеинови и небелтъчни компоненти.

Протеините са разделени на няколко групи, най-важните от които са:

1) гликопротеини (сложна комбинация от протеин и въглехидрат);

2) липопротеини (комплекс от протеинови молекули и мазнини (липиди);

3) нуклеопротеини (комплекс от протеинови молекули и молекули нуклеинова киселина).

II. Има две групи протеини според формата на молекулата:

1. Глобулни протеини – белтъчната молекула има сферична форма (форма на глобула), например молекули на яйчен албумин; такива протеини са или разтворими във вода, или способни да образуват колоидни разтвори.

2. Фибриларни протеини – молекулите на тези вещества са под формата на нишки (фибрили), например мускулен миозин, копринен фиброин. Фибриларните протеини са неразтворими във вода, образуват структури, които изпълняват контрактилни, механични, оформящи и защитни функции, както и способността на тялото да се движи в пространството.

III. По разтворимост в различни разтворители протеините се разделят на няколко групи, от които най-важните са следните:

1. Водоразтворим.

2. Мастноразтворим.

Има и други класификации на протеините.

Кратко описание на естествените алфа-аминокиселини

Естествените алфа-аминокиселини са вид аминокиселини. Аминокиселината е полифункционално органично вещество, съдържащо в състава си най-малко две функционални групи - аминогрупа (-NH 2) и карбоксилна (карбоксилова, последното е по-правилно) група (-COOH).

Алфа аминокиселините са аминокиселини, в които амино и карбоксилните групи са разположени върху един и същ въглероден атом. Общата им формула е NH2CH(R)COOH. По-долу са формулите за някои естествени алфа-аминокиселини; те се записват във форма, удобна за записване на уравненията на реакцията на поликондензация и се използват, когато е необходимо да се напишат уравненията (схемите) на реакциите за получаване на определени полипептиди:

1) глицин (аминооцетна киселина) - MH 2 CH 2 COOH;

2) аланин - NH2CH(CH3)COOH;

3) фенилаланин - NH 2 CH (CH 2 C 6 H 5) COOH;

4) серин - NH 2 CH (CH 2 OH) COOH;

5) аспарагинова киселина - NH 2 CH (CH 2 COOH) COOH;

6) цистеин - NH 2 CH (CH 2 SH) COOH и др.

Някои естествени алфа-аминокиселини съдържат две аминогрупи (например лизин), две карбоксилни групи (например аспарагинова и глутаминова киселини), хидроксидни (ОН) групи (например тирозин) и могат да бъдат циклични (напр. пролин).

Според естеството на влиянието на естествените алфа-аминокиселини върху метаболизма те се делят на взаимозаменяеми и незаменими. Незаменимите аминокиселини трябва да се приемат с храната.

Кратко описание на структурата на протеиновите молекули

Протеините, освен сложния си състав, се характеризират и със сложна структура на протеинови молекули. Има четири типа структури на протеинови молекули.

1. Първичната структура се характеризира с реда на подреждане на алфа-аминокиселинните остатъци в полипептидната верига. Например, тетрапептид (полипептид, образуван от поликондензацията на четири аминокиселинни молекули) ала-фен-тиро-серин е последователност от аланин, фенилаланин, тирозин и серинови остатъци, свързани помежду си чрез пептидна връзка.

2. Вторичната структура на протеиновата молекула е пространственото подреждане на полипептидната верига. Тя може да бъде различна, но най-разпространена е алфа спиралата, характеризираща се с определена „наклон“ на спиралата, размер и разстояние между отделните завои на спиралата.

Стабилността на вторичната структура на протеиновата молекула се осигурява от появата на различни химични връзки между отделните завои на спиралата. Най-важната роля сред тях принадлежи на водородната връзка (осъществена чрез изтегляне на ядрото на атома на групите - NH 2 или \u003d NH в електронна обвивкаатоми на кислород или азот), йонно свързване (осъществено поради електростатичното взаимодействие на йони -COO - и - NH + 3 или \u003d NH + 2) и други видове комуникация.

3. Третичната структура на протеиновите молекули се характеризира с пространственото разположение на алфа спиралата или друга структура. Стабилността на такива структури се определя от същите видове връзки като вторичната структура. В резултат на внедряването на третичната структура се появява „субединица“ на протеиновата молекула, което е характерно за много сложни молекули, а за относително прости молекули третичната структура е крайна.

4. Четвъртичната структура на протеиновата молекула е пространственото подреждане на субединиците на протеиновите молекули. Характерно е за сложни протеини, като хемоглобина.

Като се има предвид въпроса за структурата на протеиновите молекули, е необходимо да се прави разлика между структурата на живия протеин - нативната структура и структурата на мъртвия протеин. Протеинът в живата материя (нативният протеин) е различен от протеин, който е бил изложен на състояние, при което може да загуби свойствата на жив протеин. Плитко въздействие се нарича денатурация, при която свойствата на живия протеин могат да бъдат възстановени в бъдеще. Един вид денатурация е обратимата коагулация. При необратима коагулация естественият протеин се превръща в "мъртъв протеин".

Кратко описание на физичните, физико-химичните и химичните свойства на протеина

Свойствата на протеиновите молекули са от голямо значение за реализирането на техните биологични и екологични свойства. Да, от агрегатно състояниепротеините се наричат твърди вещества, които могат или не могат да бъдат разтворими във вода или други разтворители. Голяма част от биоекологичната роля на протеините се определя физични свойства. Така способността на протеиновите молекули да образуват колоидни системи определя тяхната градивна, каталитична и други функции. Неразтворимостта на протеините във вода и други разтворители, тяхната фибриларност определя защитните и оформящи функции и др.

Физикохимичните свойства на протеините включват способността им да денатурират и коагулират. Коагулацията се проявява в колоидни системи, които са в основата на всяко живо вещество. По време на коагулацията частиците стават по-големи поради слепването им. Коагулацията може да бъде скрита (може да се наблюдава само под микроскоп) и изрична - нейният признак е утаяването на протеин. Коагулацията е необратима, когато структурата на колоидната система не се възстановява след прекратяване на действието на коагулиращия фактор, и обратима, когато колоидната система се възстановява след отстраняване на коагулиращия фактор.

Пример за обратима коагулация е утаяването на протеин от яйчен албумин под действието на солеви разтвори, докато белтъчната утайка се разтваря, когато разтворът се разреди или когато утайката се прехвърли в дестилирана вода.

Пример за необратима коагулация е разрушаването на колоидна структура на протеина албумин при нагряване до точката на кипене на водата. При (пълна) смърт живата материя се превръща в мъртва поради необратима коагулация на цялата система.

Химичните свойства на протеините са много разнообразни поради наличието на голям брой функционални групи в протеиновите молекули, както и поради наличието на пептидни и други връзки в протеиновите молекули. От екологична и биологична гледна точка най-важна е способността на протеиновите молекули да хидролизират (в този случай в крайна сметка се получава смес от естествени алфа-аминокиселини, участвали в образуването на тази молекула, тази смес може да съдържа други вещества, ако протеинът е протеин), до окисление (продуктите му могат да бъдат въглероден диоксид, вода, азотни съединения, като урея, фосфорни съединения и др.).

Протеините изгарят с отделянето на миризмата на "изгорял рог" или "изгорени пера", което е необходимо да се знае при провеждане на експерименти за околната среда. Известни са различни цветни реакции към протеина (биурет, ксантопротеин и др.), повече за тях в курса на химията.

Кратко описание на екологичните и биологичните функции на протеините

Необходимо е да се прави разлика между екологичната и биологичната роля на протеините в клетките и в организма като цяло.

Екологична и биологична роля на протеините в клетките

Поради факта, че протеините (заедно с нуклеиновите киселини) са веществата на живота, техните функции в клетките са много разнообразни.

1. Най-важната функция на протеиновите молекули е структурната функция, която се състои в това, че протеинът е най-важният компонент от всички структури, образуващи клетката, в която той е част от комплекс от различни химични съединения.

2. Протеинът е най-важният реагент в хода на огромно разнообразие от био химична реакция, които осигуряват нормалното функциониране на живата материя, следователно се характеризира с реагентна функция.

3. В живата материя реакции са възможни само в присъствието на биологични катализатори – ензими, а както е установено в резултат на биохимични изследвания, те са от белтъчна природа, поради което белтъците изпълняват и каталитична функция.

4. При необходимост протеините се окисляват в организмите и в същото време се освобождават, поради което се синтезира АТФ, т.е. протеините също изпълняват енергийна функция, но поради факта, че тези вещества са от особена стойност за организмите (поради сложния си състав), енергийната функция на протеините се реализира от организмите само при критични условия.

5. Протеините могат да изпълняват и функция за съхранение, тъй като са вид „консервирана храна“ на вещества и енергия за организмите (особено растенията), които осигуряват първоначалното им развитие (за животните - вътрематочно, за растенията - развитието на ембрионите преди поява на млад организъм - разсад).

Редица протеинови функции са характерни както за клетките, така и за организма като цяло, поради което те са разгледани по-долу.

Екологична и биологична роля на протеините в организмите (като цяло)

1. Протеините образуват специални структури в клетките и организмите (заедно с други вещества), които са в състояние да възприемат сигнали от заобикаляща средапод формата на раздразнения, поради които възниква състояние на „възбуждане“, на което тялото реагира с определена реакция, т.е. за протеините както в клетката, така и в тялото като цяло е характерна функция на възприемане.

2. Протеините се характеризират и с проводяща функция (както в клетките, така и в тялото като цяло), състояща се във факта, че възбуждането, възникнало в определени структури на клетката (организма), се предава към съответния център (клетка). или организъм), при който се формира определена реакция (отговор) на организъм или клетка на входящ сигнал.

3. Много организми са способни да се движат в пространството, което е възможно поради способността на клетките или структурите на организма да се свиват, а това е възможно, тъй като протеините на фибриларната структура имат контрактилна функция.

4. За хетеротрофните организми протеините, както поотделно, така и в смес с други вещества, са хранителни продукти, тоест се характеризират с трофична функция.

Кратко описание на протеиновите трансформации в хетеротрофни организми на примера на човек

Протеините в храната се усвояват устната кухина, където се намокрят със слюнка, смачкват се със зъби и се превръщат в хомогенна маса (при старателно дъвчене), а през фаринкса и хранопровода навлизат в стомаха (преди да влязат в последния, нищо не се случва с протеините като съединения).

В стомаха хранителният болус е наситен със стомашен сок, който е тайната на стомашните жлези. Стомашен соке водна система, съдържаща хлороводород и ензими, най-важният от които (за протеините) е пепсин. Пепсинът в кисела среда предизвиква процеса на хидролиза на протеини до пептони. След това хранителната каша навлиза в първия отдел на тънките черва - дванадесетопръстника, в който се отваря панкреасният канал, който отделя панкреатичен сок, който има алкална среда и комплекс от ензими, от които трипсинът ускорява процеса на хидролиза на протеини и води до края, т.е. до появата на смеси от естествени алфа-аминокиселини (те са разтворими и могат да се абсорбират в кръвта от чревните въси).

Тази смес от аминокиселини навлиза в интерстициалната течност, а оттам – в клетките на тялото, в която те (аминокиселините) влизат в различни трансформации. Една част от тези съединения се използва директно за синтеза на протеини, характерни за даден организъм, втората се подлага на трансаминиране или деаминиране, давайки нови съединения, необходими за организма, третата се окислява и е източник на енергия, необходима за организма да реализира жизнените си функции.

Необходимо е да се отбележат някои особености на вътреклетъчните трансформации на протеини. Ако организмът е хетеротрофен и едноклетъчен, тогава протеините в храната влизат в клетките в цитоплазмата или в специални храносмилателни вакуоли, където се хидролизират под действието на ензими и след това всичко протича, както е описано за аминокиселините в клетките. Клетъчните структури се актуализират постоянно, така че "старият" протеин се заменя с "нов", докато първият се хидролизира, за да се получи смес от аминокиселини.

Автотрофните организми имат свои собствени характеристики в трансформацията на протеините. Първичните протеини (в меристемните клетки) се синтезират от аминокиселини, които се синтезират от продуктите на трансформациите на първични въглехидрати (те са възникнали по време на фотосинтезата) и неорганични азотсъдържащи вещества (нитрати или амониеви соли). Замяната на протеиновите структури в дългоживеещите клетки на автотрофните организми не се различава от тази на хетеротрофните организми.

Азотен баланс

Протеините, състоящи се от аминокиселини, са основните съединения, които са присъщи на процесите на живот. Ето защо е изключително важно да се вземе предвид метаболизмът на протеините и продуктите на тяхното разцепване.

В състава на потта има много малко азот, така че обикновено не се прави анализ на потта за съдържанието на азот. Количеството азот, доставяно с храната, и количеството азот, съдържащо се в урината и изпражненията, се умножават по 6,25 (16%), а втората се изважда от първата стойност. В резултат на това се определя количеството азот, което влиза в тялото и се усвоява от него.

Когато количеството азот, което влиза в тялото с храната, е равно на количеството азот в урината и изпражненията, тоест образуван по време на дезаминиране, тогава има азотен баланс. Азотният баланс е характерен, като правило, за възрастен здрав организъм.

Когато количеството азот, влизащ в тялото, е по-голямо от количеството освободен азот, тогава има положителен азотен баланс, т.е. количеството протеин, което е влязло в тялото, е по-голямо от количеството протеин, който е претърпял разпад. Положителният азотен баланс е характерен за растящия здрав организъм.

Когато приемът на протеин от храната се увеличи, количеството азот, отделен в урината, също се увеличава.

И накрая, когато количеството азот, влизащо в тялото, е по-малко от количеството освободен азот, тогава има отрицателен азотен баланс, при който разграждането на протеина надвишава неговия синтез и протеинът, който е част от тялото, се унищожава . Това се случва при белтъчно гладуване и когато нужните за организма аминокиселини не идват. Отрицателен азотен баланс е установен и след действието на високи дози йонизиращи лъчения, които предизвикват повишено разграждане на протеини в органите и тъканите.

Проблемът с протеиновия оптимум

Минималното количество хранителни протеини, необходимо за попълване на разградените протеини на тялото, или количеството на разграждането на телесните протеини с изключително въглехидратно хранене, се нарича фактор на износване. При възрастен най-малката стойност на този коефициент е около 30 g протеини на ден. Тази сума обаче не е достатъчна.

Мазнините и въглехидратите влияят върху консумацията на протеини отвъд минимума, необходим за пластмасови цели, тъй като те освобождават количеството енергия, необходимо за разграждането на протеините над минимума. Въглехидратите при нормално хранене намаляват разграждането на протеините с 3-3,5 пъти повече, отколкото при пълно гладуване.

За възрастен със смесена диета, съдържаща достатъчно количество въглехидрати и мазнини, и телесно тегло 70 kg, нормата на протеин на ден е 105 g.

Количеството протеин, което напълно осигурява растежа и жизнената активност на организма, се определя като протеинов оптимум и се равнява на 100-125 g протеин на ден за човек с лека работа, до 165 g за упорита работа и 220 g. -230 г за много упорита работа.

Количеството протеин на ден трябва да бъде най-малко 17% от общото количество храна по тегло и 14% по енергия.

Пълноценни и непълни протеини

Протеините, които постъпват в организма с храната, се делят на биологично пълноценни и биологично по-ниски.

Биологично пълноценни протеини са тези протеини, които съдържат в достатъчни количества всички аминокиселини, необходими за протеиновия синтез на животинския организъм. Съставът на пълноценните протеини, необходими за растежа на организма, включва следните незаменими аминокиселини: лизин, триптофан, треонин, левцин, изолевцин, хистидин, аргинин, валин, метионин, фенилаланин. От тези аминокиселини могат да се образуват други аминокиселини, хормони и пр. От фенилаланин се образува тирозин, от тирозин чрез трансформации се образуват хормоните тироксин и адреналин, а от хистидин - хистамин. Метионинът участва в образуването на хормони на щитовидната жлеза и е необходим за образуването на холин, цистеин и глутатион. Необходим е за редокс процеси, азотен метаболизъм, усвояване на мазнини, нормална мозъчна дейност. Лизинът участва в хемопоезата, насърчава растежа на тялото. Триптофанът също е необходим за растежа; участва в образуването на серотонин, витамин РР и в тъканния синтез. Лизин, цистин и валин възбуждат сърдечната дейност. Ниското съдържание на цистин в храната забавя растежа на косата, повишава кръвната захар.

Биологично по-ниските протеини са тези протеини, на които липсва дори една аминокиселина, която не може да бъде синтезирана от животински организми.

Биологичната стойност на протеина се измерва с количеството протеин в тялото, което се образува от 100 g хранителен протеин.

Най-пълноценни са протеините от животински произход, съдържащи се в месото, яйцата и млякото (70-95%). катерици растителен произходимат по-ниска биологична стойност, като протеини от ръжен хляб, царевица (60%), картофи, мая (67%).

Протеинът от животински произход – желатинът, който не съдържа триптофан и тирозин, е дефектен. Пшеницата и ечемика са с ниско съдържание на лизин, царевицата е с ниско съдържание на лизин и триптофан.

Някои аминокиселини се заместват една друга, например фенилаланинът замества тирозина.

Два непълни протеина, на които липсват различни аминокиселини, заедно могат да съставят пълноценна протеинова диета.

Ролята на черния дроб в протеиновия синтез

Черният дроб синтезира протеини, съдържащи се в кръвната плазма: албумини, глобулини (с изключение на гама глобулини), фибриноген, нуклеинови киселини и множество ензими, някои от които се синтезират само в черния дроб, като ензими, участващи в образуването на урея.

Протеините, синтезирани в тялото, са част от органи, тъкани и клетки, ензими и хормони (пластичната стойност на протеините), но не се съхраняват от тялото под формата на различни протеинови съединения. Следователно тази част от белтъчините, която няма пластично значение, се дезаминира с участието на ензими – тя се разпада с отделянето на енергия до различни азотни продукти. Полуживотът на чернодробните протеини е 10 дни.

Протеиново хранене при различни условия

Неразцепеният протеин не може да се абсорбира от тялото освен през храносмилателния канал. Протеинът, въведен извън храносмилателния канал (парентерално), предизвиква защитна реакция от страна на тялото.

Аминокиселините на разцепения протеин и техните съединения - полипептиди - се внасят в клетките на тялото, в които под въздействието на ензими, протеиновият синтез протича непрекъснато през целия живот. Хранителните протеини имат предимно пластична стойност.

През периода на растеж на тялото - в детството и юношеството - синтезът на протеини е особено висок. С напредването на възрастта протеиновият синтез намалява. Следователно, в процеса на растеж се получава задържане или забавяне в тялото на химикалите, които изграждат протеините.

Изследването на метаболизма с помощта на изотопи показа, че в някои органи в рамките на 2-3 дни приблизително половината от всички протеини се разпадат и същото количество протеини се синтезира повторно от тялото (ресинтез). Във всеки, във всеки организъм се синтезират специфични протеини, които се различават от протеините на други тъкани и други организми.

Подобно на мазнините и въглехидратите, аминокиселините, които не се използват за изграждане на тялото, се разграждат за освобождаване на енергия.

Аминокиселините, които се образуват от протеините на умиращи, разлагащи се клетки на тялото, също претърпяват трансформации с освобождаване на енергия.

При нормални условия необходимото количество протеин на ден за възрастен е 1,5-2,0 g на 1 kg телесно тегло, в условия на продължителна настинка 3,0-3,5 g, при много тежка физическа работа 3,0-3,5 G.

Увеличаването на количеството протеини до повече от 3,0-3,5 g на 1 kg телесно тегло нарушава дейността на нервната система, черния дроб и бъбреците.

Липиди, тяхната класификация и физиологична роля

Липидите са вещества, които са неразтворими във вода и се разтварят в органични съединения (алкохол, хлороформ и др.). Липидите включват неутрални мазнини, мастноподобни вещества (липоиди) и някои витамини (A, D, E, K). Липидите имат пластично значение и са част от всички клетки и полови хормони.

Особено много липиди в клетките на нервната система и надбъбречните жлези. Значителна част от тях се използва от тялото като енергиен материал.

Урок номер 58. Протеините са естествени полимери. Състав и структура на протеините.

"Животът е начин на съществуване на протеинови тела"

Ф. Енгелс.

Никой от познатите ни живи организми не може без протеини. Протеините служат като хранителни вещества, регулират обмяната на веществата, действат като ензими - катализатори на метаболизма, подпомагат преноса на кислород в тялото и неговото усвояване, играят важна роля във функционирането на нервната система, са механичната основа на мускулното свиване, участват при трансфера на генетична информация и др. d.

Протеини (полипептиди) - биополимери, изградени от свързани α-аминокиселинни остатъци пептид(амидни) връзки. Тези биополимери съдържат 20 вида мономери. Тези мономери са аминокиселини. Всеки протеин в своята химическа структура е полипептид. Някои протеини са изградени от няколко полипептидни вериги. Повечето протеини съдържат средно 300-500 аминокиселинни остатъка. Известни са няколко много къси естествени протеина, дълги 3-8 аминокиселини, и много дълги биополимера, дълги повече от 1500 аминокиселини. Образуването на протеинова макромолекула може да се представи като реакция на поликондензация на α-аминокиселини:

Аминокиселините се комбинират помежду си, за да се образуват нова връзкамежду въглеродни и азотни атоми - пептид (амид):

От две аминокиселини (АА) можете да получите дипептид, от три - трипептид, от по-голям брой АА можете да получите полипептиди (протеини).

Функции на протеините

Функциите на протеините в природата са универсални. Протеините са част от мозъка, вътрешните органи, костите, кожата, линията на косата и т.н. основен източник α - Аминокиселините за жив организъм са хранителни протеини, които в резултат на ензимна хидролиза в стомашно-чревния трактдайα - аминокиселини. многоα - аминокиселините се синтезират в организма, а някои са необходими за синтеза на протеини α Аминокиселините не се синтезират в тялото и трябва да се доставят отвън. Такива аминокиселини се наричат есенциални. Те включват валин, левцин, треонин, метионин, триптофан и други (виж таблицата). При някои човешки заболявания списъкът с незаменими аминокиселини се разширява.

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

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

· транспортна функция - свързване и доставяне (транспорт) на различни вещества от един орган в друг.

И така, протеинът на червените кръвни клетки, хемоглобинът, се комбинира с кислород в белите дробове, превръщайки се в оксихемоглобин. Достигайки до органите и тъканите с кръвния поток, оксихемоглобинът се разгражда и отделя кислорода, необходим за осигуряване на окислителни процеси в тъканите.

· Защитна функция - свързване и неутрализиране на вещества, постъпващи в тялото или в резултат на жизнената дейност на бактерии и вируси.

Защитната функция се изпълнява от специфични белтъци (антитела – имуноглобулини), образувани в организма (физическа, химична и имунна защита). Например, фибриногенът, протеин в кръвната плазма, изпълнява защитна функция, като участва в коагулацията на кръвта и по този начин намалява загубата на кръв.

· Контрактилна функция (актин, миозин) - в резултат на взаимодействието на протеините се получава движение в пространството, свиване и отпускане на сърцето и движение на други вътрешни органи.

· структурна функция Протеините са в основата на клетъчната структура. Някои от тях (колаген от съединителната тъкан, кератин на косата, ноктите и кожата, еластин на съдовата стена, вълнен кератин, копринен фиброин и др.) изпълняват почти изключително структурна функция.

В комбинация с липиди протеините участват в изграждането на клетъчните мембрани и вътреклетъчните образувания.

· Хормонална (регулаторна) функция - способността за предаване на сигнали между тъкани, клетки или организми.

Извършват протеини-регулатори на обмяната на веществата. Те се отнасят до хормони, които се произвеждат в жлезите. вътрешна секреция, някои органи и тъкани на тялото.

· хранителна функция - осъществява се от резервни протеини, които се съхраняват като източник на енергия и материя.

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

Различните функции на протеините се определят от α-аминокиселинния състав и структурата на техните високоорганизирани макромолекули.

Физични свойства на протеините

Протеините са много дълги молекули, които се състоят 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, 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.Броят на протеините характеризира степента на сложност на организма (E. coli - 3000, а в човешкото тяло има повече от 5 милиона протеини).

Първият протеин, който опознаваме в живота си, е протеинът на пилешкото яйце, албуминът - той е силно разтворим във вода, коагулира при нагряване (когато пържим яйце), а при продължително съхранение в топлина, той рухва, яйцето гние. Но протеинът е скрит не само под черупката на яйцата. Коса, нокти, нокти, вълна, 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 разпада в земята: в него 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. Протеинът inreferon се използва при лечение на ринит и грип, т.к. убива вирусите, които причиняват тези заболявания. А протеинът на змийската отрова е способен да убие човек.

Класификация на протеини

От гледна точка хранителна стойностпротеини, определени от техния аминокиселинен състав и съдържанието на така наречените незаменими аминокиселини, протеините се разделят на пълноценен и дефектен . Пълните протеини са предимно протеини от животински произход, с изключение на желатина, който се класифицира като непълни протеини. Непълните протеини са предимно от растителен произход. Въпреки това, някои растения (картофи, бобови растения и др.) съдържат пълноценни протеини. От животинските протеини особено ценни за организма са белтъчините на месото, яйцата, млякото и др.

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

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

1. фибриларни протеини - са неразтворими във вода, образуват полимери, структурата им обикновено е силно правилна и се поддържа главно от взаимодействия между различни вериги. Протеини с удължена нишковидна структура. Полипептидните вериги на много фибриларни протеини са успоредни една на друга по една ос и образуват дълги влакна (фибрили) или слоеве.

Повечето фибриларни протеини са неразтворими във вода. Фибриларните протеини включват, например, α-кератини (те представляват почти цялото сухо теглокоса, вълнени протеини, рога, копита, нокти, люспи, пера), колаген - протеин на сухожилията и хрущяла, фиброин - протеин от коприна).

2. Глобуларни протеини - водоразтворим, общата форма на молекулата е повече или по-малко сферична. Сред глобуларните и фибриларните протеини се разграничават подгрупи. Глобуларните протеини включват ензими, имуноглобулини, някои хормони с протеинова природа (например инсулин), както и други протеини, които изпълняват транспортни, регулаторни и спомагателни функции.

3. Мембранни протеини - имат домени, които преминават през клетъчната мембрана, но части от тях излизат от мембраната в междуклетъчната среда и цитоплазмата на клетката. Мембранните протеини изпълняват функцията на рецептори, тоест осъществяват предаване на сигнал, а също така осигуряват трансмембранен транспорт на различни вещества. Транспортните протеини са специфични, всеки от тях позволява само определени молекули или определен тип сигнал да преминават през мембраната.

Протеините са неразделна част от храната на животните и хората. Живият организъм се различава от неживия организъм главно по наличието на протеини. Живите организми се характеризират с огромно разнообразие от протеинови молекули и тяхната висока подреденост, което определя високата организация на живия организъм, както и способността за движение, свиване, възпроизвеждане, способността за метаболизъм и за много физиологични процеси.

Структурата на протеините

Фишер Емил Герман, Немски органичен химик и биохимик. През 1899 г. започва работа по химията на протеините. Използвайки етерния метод за анализ на аминокиселините, който създава през 1901 г., Ф. е първият, който извършва качествени и количествени определяния на продуктите на разцепване на протеини, открива валин, пролин (1901 г.) и хидроксипролин (1902 г.) и експериментално доказва, че амино киселинните остатъци са свързани заедно чрез пептидна връзка; през 1907 г. той синтезира 18-членен полипептид. F. показа сходството на синтетичните полипептиди и пептидите, получени в резултат на протеинова хидролиза. Ф. също е изследвал танините. Ф. създава школа на органичните химици. Чуждестранен член-кореспондент на Петербургската академия на науките (1899). Нобелова награда (1902 г.).

Разнообразни се определят от α-аминокиселинния състав и структурата на техните високоорганизирани макромолекули.

Има 4 нива на структурна организация на протеините:

1. Първична структура - специфична последователност от α-аминокиселинни остатъци в полипептидната верига.

2. Вторична структура –

А) конформацията на полипептидната верига, фиксирана от много водородни връзки между тях N-H групии С=О. Един от моделите на вторичната структура е α-спирала.

Б) Друг модел - β форма(„сгънат лист“), в който преобладават междуверижните (междумолекулни) Н-връзки.

Състав на протеинови молекули. Протеините са органични вещества, чиито молекули включват въглерод, водород, кислород и азот, а понякога и сяра и други химични елементи.
Структурата на протеините. Протеините са макромолекули, състоящи се от десетки или стотици аминокиселини. Разнообразие от аминокиселини (около 20 вида), които изграждат протеините.
Видова специфичност на протеините - разликата между протеините, които изграждат организмите, към които принадлежат различни видове, определя се от броя на аминокиселините, тяхното разнообразие, последователността на съединенията в протеиновите молекули. Специфичността на протеините в различни организми от един и същи вид е причина за отхвърлянето на органи и тъкани (тъканна несъвместимост) при трансплантацията им от един човек на друг.
Структура на протеините - сложна конфигурация от протеинови молекули в пространството, поддържана от различни химически връзки- йонни, водородни, ковалентни. Естественото състояние на протеина. Денатурацията е нарушение на структурата на протеиновите молекули под въздействието на различни фактори - нагряване, облъчване, действието на химикали. Примери за денатурация: промени в протеиновите свойства при сваряване на яйцата, пренос на протеин от течно състояниев твърда при изграждане на паяжина.
Ролята на протеините в организма:

каталитичен. Протеините са катализатори, които увеличават скоростта на химичните реакции в клетките на тялото. Ензимите са биологични катализатори;
структурни. Протеини - елементи на плазмената мембрана, както и хрущяли, кости, пера, нокти, коса, всички тъкани и органи;
енергия. Способността на протеиновите молекули да се окисляват с освобождаването на енергията, необходима за живота на тялото;
контрактилни. Актинът и миозинът са протеини, които изграждат мускулните влакна и осигуряват тяхното свиване поради способността на молекулите на тези протеини да денатурират;
мотор. Движението на редица едноклетъчни организми, както и сперматозоиди, с помощта на реснички и флагели, които включват протеини;
транспорт. Например, хемоглобинът е протеин, който е част от червените кръвни клетки и осигурява преноса на кислород и въглероден диоксид;
съхранение. Натрупването на протеини в тялото като резервни хранителни вещества, например в яйца, мляко, растителни семена;
защитно. Антитела, фибриноген, тромбин - протеини, участващи в развитието на имунитета и коагулацията на кръвта;
регулаторни. Хормоните са вещества, които заедно с нервната система осигуряват хуморална регулация на функциите на тялото. Ролята на хормона инсулин в регулирането на кръвната захар.

Размножаването и неговото значение. Възпроизвеждането е възпроизвеждане на подобни организми, което осигурява съществуването на видовете в продължение на много хилядолетия, допринася за увеличаване на броя на индивидите на даден вид, непрекъснатост на живота. Безполово, полово и вегетативно размножаване на организмите.
безполово размножаване - повечето древен начин. Безполовото размножаване включва един организъм, докато сексуалното размножаване най-често включва два индивида. Растенията се размножават безполово чрез спори, една единствена специализирана клетка. Размножаване чрез спори на водорасли, мъхове, хвощ, клубни мъхове, папрати. Изригване на спори от растения, тяхното поникване и развитие на нови дъщерни организми от тях при благоприятни условия. Смъртта на огромен брой спори, които попадат в неблагоприятни условия. Вероятността за поява на нови организми от спори е малка, тъй като те съдържат малко хранителни вещества и разсадът ги усвоява главно от околната среда.
Вегетативно размножаване - размножаване на растения с помощта на вегетативни органи: надземни или подземни издънки, части от корена, листа, грудка, луковица. Участие във вегетативното размножаване на един организъм или част от него. Приликата на дъщерното растение с майката, тъй като продължава развитието на майчиния организъм. По-голяма ефективност и разпространение на вегетативното размножаване в природата, още от детето