Polimerna struktura beljakovin. Beljakovine – njihova vloga v človeškem telesu in kako pomembne so v športu

Beljakovine so pomembne gradbeni material naše telo. Vsaka celica telesa je sestavljena iz njega, je del vseh tkiv in organov. Poleg tega ima vlogo posebna vrsta beljakovin encimi in hormoni v živem organizmu.

Poleg gradbene funkcije je lahko beljakovina tudi vir energije. In v primeru presežka beljakovin jetra beljakovine »preudarno« pretvorijo v maščobe, ki se v telesu shranijo v rezervo (kako se znebiti takšne maščobe?).

Človeško telo vsebuje 22 aminokislin: 13 aminokislin lahko telo sintetizira samo iz razpoložljivega gradbenega materiala, 9 pa jih dobi samo s hrano.

V procesu asimilacije v telesu se beljakovine razgradijo v aminokisline, te pa se dovajajo v različne dele telesa za opravljanje svojih osnovnih funkcij. Beljakovine (v obliki aminokislin) so del krvi, so sestavine hormonskega sistema, ščitnice, vplivajo na rast in razvoj telesa, uravnavajo vodno in kislinsko-bazično ravnovesje v telesu.

Živila, bogata z beljakovinami:

Približna količina je navedena v 100 g izdelka

+ 40 več beljakovinsko bogatih živil ( je navedeno število gramov v 100 g izdelka):
puran	21,6		Morska plošča	18,9		Brynza	17,9		Kuhana klobasa	12,1
piščančja kraka	21,3		Teletina	19,7		Sled	17,7		Proso	12,0
Zajčje meso	21,2		Govedina	18,9		Goveja jetra	17,4		ovseni kosmiči	11,9
Rožnati losos	21		svinjska jetra	18,8		Svinjske ledvice	16,4		Svinjska maščoba	11,4
kozice	20,9		Jagnječja jetra	18,7		lešnik	16,1		pšenični kruh	7,7
kokoši	20,8		kokoši	18,7		Pollock	15,9		Sladko pecivo	7,6
Losos	20,8		Mandelj	18,6		srce	15		Riževa kaša	7
sončnično seme	20,7		Lignji	18		oreh	13,8		rženi kruh	4,7
mali saury	20,4		Skuša	18		Varenka zdravnika	13,7		Kefir z nizko vsebnostjo maščob	3
Ovčetina	20		Skuta z nizko vsebnostjo maščob	18		Ajda	12,6		Mleko	2,8

Dnevna potreba po beljakovinah

Priporočena potreba po beljakovinah za odraslega je 0,8 g na 1 kg telesne teže. Ta indikator najdete v tabelah za izračun idealne telesne teže. Dejanska teža osebe v tem primeru ni upoštevana, saj so aminokisline namenjene celični telesni masi in ne telesni maščobi.

V skladu s pravili prehrane naj bi beljakovinska živila predstavljala približno 15% celotne kalorične vsebnosti dnevne prehrane. Čeprav se ta številka lahko razlikuje glede na vrsto človekove dejavnosti, pa tudi na njegovo zdravstveno stanje.

Potreba po beljakovinah se poveča:

• Med boleznijo, zlasti po operaciji, pa tudi med okrevanjem.
• Med delom, ki zahteva močan fizični napor.
• V hladni sezoni, ko telo porabi več energije za ogrevanje.
• V času intenzivne rasti in razvoja organizma.
• Med športnimi tekmovanji, pa tudi priprave nanje.

Potreba po beljakovinah se zmanjša:

• V topli sezoni. To je posledica kemičnih procesov v telesu, ki nastanejo ob izpostavljenosti toploti.
• S starostjo. V starosti je obnova telesa počasnejša, zato potrebujemo manj beljakovin.
• Pri boleznih, povezanih s prebavljivostjo beljakovin. Ena od teh bolezni je protin.

Prebavljivost beljakovin

Ko oseba zaužije ogljikove hidrate, se proces njihove prebave začne, ko so v ustih. Z beljakovinami je drugače. Njihova prebava se začne šele v želodcu, s pomočjo klorovodikove kisline. Ker pa so beljakovinske molekule zelo velike, so beljakovine težko prebavljive. Za boljšo absorpcijo beljakovin je potrebno uživati ​​živila, ki vsebujejo beljakovine v čim bolj prebavljivi in ​​lahki obliki. Ti vključujejo jajčni beljak, pa tudi beljakovine, ki jih vsebujejo fermentirani mlečni izdelki, kot so kefir, fermentirano pečeno mleko, feta sir itd.

Po teoriji ločenega prehranjevanja se beljakovinska živila dobro ujemajo z različno zelenjavo in listnato zelenjavo. Sodobni nutricionisti trdijo, da se beljakovine bolje absorbirajo v prisotnosti maščob in ogljikovih hidratov, ki so glavni viri energije za telo.

Ker se beljakovinska živila v telesu zadržujejo veliko dlje kot živila z ogljikovimi hidrati, občutek sitosti po zaužitju beljakovin traja veliko dlje.

Koristne lastnosti beljakovin in njihov učinek na telo

Beljakovine glede na svojo specializacijo opravljajo različne funkcije v telesu. Transportne beljakovine, na primer, se ukvarjajo z dostavo vitaminov, maščob in mineralov v vse celice telesa. Beljakovine katalizatorji pospešijo različne kemične procese v telesu. Obstajajo tudi beljakovine boj proti različnim okužbam, ki so protitelesa proti različnim boleznim. Poleg tega so beljakovine viri pomembnih aminokislin, ki jih potrebujemo kot gradbeni material za nove celice in krepitev obstoječih.

Interakcija z bistvenimi elementi

Vse v naravi je medsebojno povezano, prav tako vse medsebojno deluje v našem telesu. Beljakovine kot del celotnega ekosistema sodelujejo z drugimi elementi našega telesa – vitamini, maščobami in ogljikovimi hidrati. Poleg tega so beljakovine poleg enostavne interakcije vključene tudi v pretvorbo ene snovi v drugo.

Kar zadeva vitamine, morate za vsak gram zaužitih beljakovin zaužiti 1 mg vitamina C. Ob pomanjkanju vitamina C se absorbira le toliko beljakovin, kolikor zadostuje za vitamin, ki ga telo vsebuje.

Nevarne lastnosti beljakovin in opozorila

Znaki pomanjkanja beljakovin v telesu

• Slabost, pomanjkanje energije. Izguba učinkovitosti.
• Zmanjšan libido. pri medicinske raziskave lahko pride do pomanjkanja nekaterih spolnih hormonov.
• Nizka odpornost na različne okužbe.
• Kršitev funkcij jeter, živčnega in cirkulacijskega sistema, delovanje črevesja, trebušne slinavke, presnovnih procesov.
• Razvija se atrofija mišic, rast in razvoj telesa pri otrocih se upočasnita.

Znaki presežka beljakovin v telesu

• Krhkost skeletnega sistema, ki je posledica zakisanosti telesa, kar vodi v izpiranje kalcija iz kosti.
• Kršitev vodnega ravnovesja v telesu, kar lahko povzroči tudi edem, in neprebavljivost vitaminov.
• Tudi nastanek protina, ki so ga v starih časih imenovali »bolezen bogatašev«, je neposredna posledica presežka beljakovin v telesu.
• Prekomerna teža je lahko tudi posledica prekomernega vnosa beljakovin. To je posledica delovanja jeter, ki pretvarjajo odvečne beljakovine za telo v maščobno tkivo.
• Črevesni rak je po nekaterih znanstvenih virih lahko posledica povečane vsebnosti purinov v hrani.

Dejavniki, ki vplivajo na vsebnost beljakovin v telesu

Sestava in količina hrane. Ker telo ne more samo sintetizirati esencialnih aminokislin.

Starost. Znano je, da v otroštvo količina beljakovin, potrebnih za rast in razvoj telesa, je več kot 2-krat večja od potreb po beljakovinah človeka srednjih let! V starosti se vsi presnovni procesi odvijajo veliko počasneje, posledično se potreba telesa po beljakovinah znatno zmanjša.

Fizično delo in profesionalni šport. Da bi ohranili tonus in zmogljivost, potrebujejo športniki in ljudje, ki se ukvarjajo z intenzivnim fizičnim delom, 2-kratno povečanje vnosa beljakovin, saj so vsi presnovni procesi v njihovem telesu zelo intenzivni.

Beljakovinska hrana za zdravje

Kot smo že povedali, obstajata 2 veliki skupini beljakovin: beljakovine, ki so viri zamenljivi in nepogrešljiv amino kisline. Esencialnih aminokislin je le 9: treonin, metionin, triptofan, lizin, levcin, izolevcin, fenilalanin, valin. Prav te aminokisline naše telo še posebej potrebuje, saj jih absorbira le s hrano.

V sodobni prehrani obstaja nekaj takega poln in nepopolne beljakovine. Beljakovinsko živilo, ki vsebuje vse esencialne aminokisline, imenujemo popolna beljakovina, medtem ko živilo, ki vsebuje samo nekatere esencialne aminokisline, velja za nepopolno beljakovino.

Živila, ki vsebujejo popolne visokokakovostne beljakovine, vključujejo meso, mlečne izdelke, morsko hrano in sojo. Dlan na seznamu takšnih izdelkov pripada jajcem, ki po medicinskih merilih veljajo za zlati standard popolnih beljakovin.

Nepopolne beljakovine najpogosteje najdemo v oreščkih, raznih semenih, žitih, zelenjavi, stročnicah in nekaterih vrstah sadja.

Če v enem obroku kombinirate izdelke, ki vsebujejo pomanjkljive beljakovine, s popolnimi, lahko dosežete največjo absorpcijo pomanjkljivih beljakovin. Če želite to narediti, je dovolj, da v svojo prehrano vključite le majhno količino živalskih proizvodov in koristi za telo bodo pomembne.

Beljakovine in vegetarijanstvo

Nekateri ljudje so zaradi svojih moralnih in etičnih prepričanj popolnoma izključili mesne izdelke iz svoje prehrane. Najbolj znani med njimi so Richard Gere, zvezda Plave lagune Brooke Shields, veličastna Pamela Anderson in neprekosljivi ruski humorist Mihail Zadornov.

Da pa se telo ne bi počutilo prikrajšano, je potrebna popolna zamenjava rib in mesa. Za tiste, ki uživajo mleko, skuto, jajca, je seveda lažje. Tisti, ki so popolnoma opustili živalske beljakovine, morajo biti zelo iznajdljivi, da telo ne trpi zaradi pomanjkanja beljakovin. To še posebej velja za otroški hitro rastoči organizem, ki lahko s pomanjkanjem aminokislin upočasni rast in normalen razvoj.

Z nekaterimi študijami, povezanimi s preučevanjem absorpcije rastlinskih beljakovin v telesu, je postalo znano, da lahko določene kombinacije takšnih beljakovin telesu zagotovijo celoten nabor esencialnih aminokislin. Te kombinacije so: gobe-žita; gobe-orehi; stročnice - žita; stročnice-oreščki, pa tudi različne vrste stročnic, združene v enem obroku.

Ampak to je le teorija in čas bo minil preden je v celoti potrjeno ali ovrženo.

Med beljakovinskimi živili rastlinskega izvora je naziv »prvak« po vsebnosti beljakovin pripadla soji. 100 gramov soje vsebuje več kot 30 % popolnih beljakovin. Japonska miso juha, sojino meso in sojina omaka niso vse dobrote, ki so pripravljene iz tega neverjetnega izdelka. Gobe, leča, fižol in grah vsebujejo od 28 do 25 % okvarjenih beljakovin na 100 gramov.

Avokado je po vsebnosti beljakovin primerljiv s svežim kravjim mlekom (vsebuje približno 14 % beljakovin). Poleg tega sadje vsebuje polinenasičene maščobne kisline omega-6 in prehranske vlaknine. Orehi, ajda, brstični ohrovt in cvetača, pa tudi špinača in šparglji dopolnjujejo naše daleč od celoten seznamživila, bogata z rastlinskimi beljakovinami.

Beljakovine v boju za harmonijo in lepoto

Za tiste, ki želijo vedno ostati fit in lepi, nutricionisti priporočajo, da se pred in po treningu držijo določene diete:

1. 1 Da bi zgraditi mišično maso in pridobite športno sliko, je priporočljivo jesti beljakovinsko hrano eno uro pred treningom. Na primer pol krožnika skute ali drugega fermentiranega mlečnega izdelka, piščančje prsi ali puran z rižem, riba s solato, umešana jajca z ovsenimi kosmiči.
2. 2 Za pridobitev športne postave, je dovoljeno jesti v 20 minutah po treningu. Poleg tega je treba zaužiti hrano z beljakovinami in ogljikovimi hidrati, ne pa maščob.
3. 3 Če je namen vadbe postanite vitki in milosti, brez izgradnje mišične mase, potem je treba beljakovinsko hrano zaužiti ne prej kot 2 uri po koncu pouka. Pred treningom 5 ur sploh ne jejte beljakovin. Zadnji obrok (ogljikovi hidrati) 2 uri pred poukom.
4. 4 In zdaj približno vzdrževanje pravilne presnove v telesu. Po mnenju nutricionistov je beljakovine priporočljivo zaužiti popoldne. Dolgo ohranjajo občutek sitosti, kar je odlična preventiva pred obilnimi večernimi obroki.
5. 5 lepa koža, bujne in sijoče lase, močne nohte- rezultat delovanja zadostne količine esencialnih aminokislin v prehrani, ki delujejo skupaj z vitamini in elementi v sledovih.

Zbrali smo največ pomembne točke o vevericah na tej ilustraciji in vam bom hvaležen, če sliko delite z drugimi socialno omrežje ali blog s povezavo do te strani:

Sestava beljakovin vključuje organogene elemente in žveplo. Nekatere beljakovine vsebujejo fosfor, selen, kovine itd. Odstotek kemičnih elementov v beljakovinah se lahko razlikuje glede na tkivo ali organ v mejah, navedenih v tabeli. 1.2.

Ker so beljakovine polimeri, so veriga aminokislin. Zaporedje aminokislin v proteinski molekuli je vedno genetsko določeno. Hkrati pa niz aminokislin še ni beljakovina kot taka; ni sposoben opravljati funkcij beljakovine. V živi celici beljakovine niso brezoblične niti aminokislin, temveč izključno strukturirane tvorbe z določeno prostorsko konfiguracijo.

Tabela 1.2

V prostorski organizaciji beljakovinske molekule ločimo štiri ravni. Primarna struktura - veriga aminokislin. Sekundarna struktura - veriga aminokislin je zavita v obliki a-vijačnice. Terciarna struktura- prostorska razporeditev polipeptidne verige je lahko v obliki tuljave (globularni proteini) ali v obliki vlakna (fibrilarni proteini) (slika 1.4). Globularne beljakovine so zelo topne v vodi, to so jajčni beljak, mlečni kazein, beljakovine krvne plazme. Fibrilarne beljakovine so v vodi netopne ali slabo topne, vključujejo beljakovine v mišicah, kosteh in nekatere krvne beljakovine (fibrin). Kvartarna struktura- povezava več polipeptidnih verig, ki imajo lahko različno primarno, sekundarno in terciarno strukturo.

Glede na strukturo terciarne in kvartarne strukture proteine ​​delimo na enostavne in kompleksne. Enostavne beljakovine - beljakovine sestavljen samo iz aminokislin, kompleksnih beljakovin - beljakovine vsebujejo beljakovinske in neproteinske dele. Neproteinski del - kofaktor lahko predstavljajo nukleinske kisline, lipidi, sladkorji, vitamini, fosforna kislina in druge spojine.

Lastnosti in strukturo proteina določajo nabor aminokislin, ki jih vsebuje, njihovo skupno število, zaporedje medsebojne povezave in prostorska konfiguracija same molekule. Aminokislina je majhna organska spojina, ki vsebuje dve funkcionalni skupini, od katerih ima ena kisle lastnosti - karboksilna skupina, druga - amino skupina deluje kot baza. Splošna strukturna formula je naslednja:

COOH - karboksilna skupina;

NH 2 - amino skupina;

R je radikal.

Sivo označena skupina je prisotna v vseh aminokislinah v nespremenjeni obliki, radikal za vsako aminokislino pa ima svojega - po strukturi radikala se namreč aminokisline med seboj razlikujejo.

Trenutno je znanih približno 200 aminokislin, vendar jih je le 20 vključenih v beljakovine (tabela 1.3), zato jih imenujemo tudi

"čarobne aminokisline". Glavni namen aminokislin je sodelovanje pri izgradnji beljakovinskih molekul v telesu. Toda poleg tega aminokisline neodvisno opravljajo različne funkcije, predstavljene v tabeli. 1.3.

Nekatere od teh aminokislin, in sicer 12, lahko človeško telo sintetizira v zadostnih ali omejenih količinah. Imenujemo aminokisline, ki se v telesu sintetizirajo v zadostnih količinah neesencialne aminokisline. Tej vključujejo alanin, asparagin, asparaginska kislina, glicin, glutamin, glutaminska kislina, prolin, serin, tirozin, cistein. Imenujemo aminokisline, ki se v telesu sintetizirajo v omejenih količinah delno zamenljive aminokisline. Te aminokisline so arginin in histidin, pri odraslih se sintetizirajo v potrebni količini, pri otrocih pa v nezadostnih količinah.

Tabela 1.3

kratek opis amino kisline

Ime	funkcija	Vir	Potreba, g
Neesencialne aminokisline
Alanin	V jetrih se pretvori v glukozo, ki sodeluje v procesu glukoneogeneze	Ovsena kaša, rižev zdrob, mleko in mlečni izdelki, govedina, losos
Arginin	Sodeluje pri presnovi beljakovin (ornitinski cikel). Pospešuje celjenje ran. Preprečuje nastanek tumorjev. Čisti jetra, krepi imunski sistem	Orehi, pinjole, bučna semena, sončnična semena, sezamovo seme, soja, mleko, meso, ribe
Asparagin	Sodeluje v reakcijah transaminacije. Ima pomembno vlogo pri sintezi amoniaka. prekurzor asparaginske kisline	Stročnice, šparglji, paradižnik, oreščki, semena, mleko, meso, jajca, ribe, morski sadeži
Asparaginska kislina	Sodeluje v procesu glukoneogeneze in poznejšega shranjevanja glikogena, v procesih sinteze DNA in RNA. Pospešuje proizvodnjo imunoglobulinov	Krompir, kokos, oreščki, govedina, sir, jajca

Nadaljevanje

Ime	funkcija	Vir	Potreba, g
Histidin	Sodeluje pri oblikovanju imunskega odziva, v procesih hematopoeze	Žita, riž, meso
Glicin	Sodeluje pri proizvodnji hormonov. Je surovina za proizvodnjo drugih aminokislin. Zavira prenos živčnih impulzov. Aktivira delo imunski sistem	Peteršilj, mesni izdelki, mlečni izdelki, ribe
Glutamin	Je predhodnik glutaminske kisline. Sodeluje pri delu celic tankega črevesa in imunskega sistema. Izboljša spomin	Krompir, žita, soja, orehi, svinjina, govedina, mleko
Glutaminska kislina	Ima pomembno vlogo pri presnovi dušika. Sodeluje pri prenosu kalijevih ionov v celicah centralnega živčnega sistema in nevtralizira amoniak. Sodeluje pri normalizaciji krvnega sladkorja	Špinača, meso, mleko, ribe, sir
Prolin	Sodeluje pri sintezi kolagena. Pospešuje celjenje ran, izboljša teksturo kože	Meso, mlečni izdelki, ribe, jajca
Vedro	Sodeluje pri tvorbi aktivnih centrov številnih encimov, sintezi aminokislin. Obvezno za menjavo maščobne kisline in maščobe	Mlečni izdelki
Tirozin	Sodeluje pri biosintezi melanina, dopamina, adrenalina, ščitničnih hormonov. Spodbuja možgansko aktivnost	Sezamova semena, bučna semena, mandlji, sadje, mlečni izdelki

Nadaljevanje

Ime	funkcija	Vir	Potreba, g
cistein	Sodeluje pri tvorbi terciarne strukture beljakovinskih molekul. Ima antioksidativne, antikancerogene in razstrupljevalne lastnosti. Sodeluje pri presnovi maščob	Čebula, česen, rdeča paprika, mlečni izdelki, meso, ribe (losos), sir
Esencialne aminokisline
valin	Spodbuja miselno aktivnost, aktivnost in koordinacijo. Vir energije za mišice.	Mlečni izdelki, meso, kaviar, žita, žita, stročnice, gobe, oreščki
Izolevcin	Normalizira delovanje centralnega živčnega sistema	Mlečni izdelki, meso, ribe, jajca, oreščki, soja, rž, leča
levcin	Spodbuja obnovo kosti, kože, mišic. Znižuje raven sladkorja v krvi in ​​spodbuja sproščanje rastnega hormona. Pomemben intermediat pri sintezi holesterola	Stročnice, riž, pšenica, oreščki, meso
Lizin	Sodeluje pri presnovi kalcija, pri tvorbi kolagena. Potreben za rast, obnovo tkiv, sintezo hormonov, protiteles	Krompir, jabolka, mlečni izdelki, meso, ribe, sir
metionin	Sodeluje pri presnovi maščob, vitaminov, fosfolipidov. Potreben za nastanek las, kože, nohtov. Ima lipotropni učinek	Koruza, skuta, jajca, ribe (ostriž, som, jeseter, polenovka), jetra
treonin	Preprečuje odlaganje maščob v jetrih. Spodbuja tvorbo kolagena, elastina in beljakovin zobne sklenine. Krepi imunsko obrambo	Oreščki, semena, stročnice, mlečni izdelki, jajca, meso, ribe (losos), rastlinska hrana

Preostalih osem aminokislin se v človeškem in živalskem telesu ne more sintetizirati in jih moramo vnesti s hrano, zato jih imenujemo esencialne aminokisline. Tej vključujejo valin, izolevcin, levcin, lizin, treonin, triptofan, fenilalanin in metionin. Ločeno je treba razlikovati dve aminokislini - tirozin in cistein, ki so delno nadomestljive, vendar ne zato, ker jih telo ne bi moglo sintetizirati, temveč zato, ker so za nastanek teh nujne esencialne aminokisline. Tirozin se sintetizira iz fenilalanina, tvorba cisteina pa zahteva žveplo, ki si ga izposodi iz metionina. Zgornje informacije je mogoče ponazoriti z diagramom, prikazanim na sl. 1.5.

Beljakovine ali proteini so kompleksne visokomolekularne organske spojine, sestavljene iz aminokislin. Predstavljajo glavni, najpomembnejši del vseh celic in tkiv živalskih in rastlinskih organizmov, brez katerih ne morejo potekati vitalni fiziološki procesi. Beljakovine niso enake po sestavi in ​​lastnostih v različnih živalskih in rastlinskih organizmih ter v različnih celicah in tkivih istega organizma. Beljakovine različnih molekulskih sestav se različno topijo v in v vodnih raztopinah soli, v organskih topilih pa se ne topijo. Zaradi prisotnosti kislih in bazičnih skupin v molekuli beljakovin ima nevtralno reakcijo.

Beljakovine tvorijo številne spojine s kakršnimi koli kemičnimi snovmi, kar določa njihov poseben pomen pri kemičnih reakcijah, ki se odvijajo v telesu in predstavljajo osnovo vseh manifestacij življenja in njegovo zaščito pred škodljivimi vplivi. Beljakovine so osnova encimov, protiteles, hemoglobina, mioglobina, številnih hormonov in tvorijo kompleksne komplekse z vitamini.

V spojinah z maščobami in ogljikovimi hidrati se lahko beljakovine v telesu med razgradnjo pretvorijo v maščobe in ogljikove hidrate. V živalskem telesu se sintetizirajo samo iz aminokislin in njihovih kompleksov - polipeptidov, ne morejo pa nastati iz anorganskih spojin, maščob in ogljikovih hidratov. Zunaj telesa se sintetizirajo številne nizkomolekularne biološko aktivne beljakovinske snovi, podobne tistim, ki jih najdemo v telesu, na primer nekateri hormoni.

Splošne informacije o beljakovinah in njihovi razvrstitvi

Beljakovine so najpomembnejše bioorganske spojine, ki imajo skupaj z nukleinskimi kislinami posebno vlogo v živi snovi - brez teh spojin je življenje nemogoče, saj je po F. Engelsu življenje poseben obstoj beljakovinskih teles itd.

"Proteini so naravni biopolimeri, ki so produkti polikondenzacijske reakcije naravnih alfa-aminokislin."

Naravne alfa-aminokisline 18-23, njihova kombinacija tvori neskončno veliko število različne beljakovinske molekule, ki zagotavljajo različne organizme. Tudi za posamezne posameznike organizmov te vrste so značilne lastne beljakovine, številne beljakovine pa najdemo v mnogih organizmih.

Za beljakovine je značilna naslednja elementarna sestava: tvorijo jih ogljik, vodik, kisik, dušik, žveplo in nekateri drugi kemični elementi. Glavna značilnost beljakovinskih molekul je obvezna prisotnost dušika v njih (poleg atomov C, H, O).

V proteinskih molekulah se realizira "peptidna" vez, to je vez med C atomom karbonilne skupine in dušikovim atomom amino skupine, ki določa nekatere značilnosti beljakovinskih molekul. Stranske verige proteinske molekule vsebujejo veliko število radikalov in funkcionalnih skupin, zaradi česar je proteinska molekula polifunkcionalna, sposobna velikega števila fizikalno-kemičnih in bioloških kemijske lastnosti.

Zaradi velike raznolikosti beljakovinskih molekul ter kompleksnosti njihove sestave in lastnosti imajo beljakovine več različnih klasifikacij, ki temeljijo na razna znamenja. Razmislimo o nekaterih od njih.

I. Po sestavi ločimo dve skupini beljakovin:

1. Beljakovine (preproste beljakovine; njihova molekula je sestavljena samo iz beljakovine, na primer jajčnega albumina).

2. Beljakovine so kompleksne beljakovine, katerih molekule so sestavljene iz beljakovinskih in neproteinskih komponent.

Beljakovine delimo v več skupin, med katerimi so najpomembnejše:

1) glikoproteini (kompleksna kombinacija beljakovin in ogljikovih hidratov);

2) lipoproteini (kompleks beljakovinskih molekul in maščob (lipidov);

3) nukleoproteini (kompleks beljakovinskih molekul in molekul nukleinske kisline).

II. Glede na obliko molekule ločimo dve skupini beljakovin:

1. Globularni proteini - beljakovinska molekula ima sferično obliko (oblika globule), na primer molekule jajčnega albumina; takšni proteini so bodisi topni v vodi bodisi sposobni tvoriti koloidne raztopine.

2. Fibrilarni proteini - molekule teh snovi so v obliki filamentov (fibril), na primer mišični miozin, fibroin svile. Fibrilarni proteini so netopni v vodi, tvorijo strukture, ki izvajajo kontraktilne, mehanske, oblikovalne in zaščitne funkcije, pa tudi sposobnost telesa, da se premika v prostoru.

III. Po topnosti v različnih topilih delimo beljakovine v več skupin, med katerimi so najpomembnejše naslednje:

1. Topen v vodi.

2. Topen v maščobi.

Obstajajo še druge klasifikacije beljakovin.

Kratek opis naravnih alfa-aminokislin

Naravne alfa-aminokisline so vrsta aminokislin. Aminokislina je polifunkcionalna organska snov, ki vsebuje vsaj dve funkcionalni skupini - amino skupino (-NH 2) in karboksilno (karboksilno, pravilneje je slednja) skupino (-COOH).

Alfa aminokisline so aminokisline, v katerih se amino in karboksilna skupina nahajata na istem ogljikovem atomu. Njihova splošna formula je NH 2 CH(R)COOH. Spodaj so formule za nekatere naravne alfa-aminokisline; napisani so v obliki, primerni za pisanje enačb reakcije polikondenzacije in se uporabljajo, ko je treba napisati enačbe (sheme) reakcij za pridobivanje določenih polipeptidov:

1) glicin (aminoocetna kislina) - MH 2 CH 2 COOH;

2) alanin - NH 2 CH (CH 3) COOH;

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

4) serin - NH 2 CH (CH 2 OH) COOH;

5) asparaginska kislina - NH 2 CH (CH 2 COOH) COOH;

6) cistein - NH 2 CH (CH 2 SH) COOH itd.

Nekatere naravne alfa-aminokisline vsebujejo dve amino skupini (na primer lizin), dve karboksi skupini (na primer asparaginska in glutaminska kislina), hidroksidne (OH) skupine (na primer tirozin) in so lahko ciklične (na primer prolin).

Glede na naravo vpliva naravnih alfa-aminokislin na metabolizem jih delimo na zamenljive in nenadomestljive. Esencialne aminokisline moramo zaužiti s hrano.

Kratek opis zgradbe beljakovinskih molekul

Za beljakovine je poleg kompleksne sestave značilna tudi kompleksna zgradba beljakovinskih molekul. Obstajajo štiri vrste struktur beljakovinskih molekul.

1. Za primarno strukturo je značilen vrstni red razporeditve alfa-aminokislinskih ostankov v polipeptidni verigi. Na primer, tetrapeptid (polipeptid, ki nastane s polikondenzacijo štirih molekul aminokislin) ala-fen-tiro-serin je zaporedje ostankov alanina, fenilalanina, tirozina in serina, ki so med seboj povezani s peptidno vezjo.

2. Sekundarna struktura proteinske molekule je prostorska razporeditev polipeptidne verige. Lahko je različna, najpogostejša pa je alfa vijačnica, za katero je značilen določen "naklon" vijačnice, velikost in razdalja med posameznimi zavoji vijačnice.

Stabilnost sekundarne strukture proteinske molekule je zagotovljena z nastankom različnih kemičnih vezi med posameznimi zavoji vijačnice. Najpomembnejša vloga med njimi pripada vodikovi vezi (izvaja se tako, da se jedro atoma skupin - NH 2 ali \u003d NH vleče v elektronska lupina atomi kisika ali dušika), ionska vez (izvedena zaradi elektrostatične interakcije ionov -COO - in - NH + 3 ali \u003d NH + 2) in druge vrste komunikacije.

3. Za terciarno strukturo beljakovinskih molekul je značilna prostorska razporeditev alfa vijačnice ali druge strukture. Stabilnost takih struktur določajo iste vrste povezav kot sekundarna struktura. Kot rezultat izvajanja terciarne strukture se pojavi "podenota" proteinske molekule, ki je značilna za zelo kompleksne molekule, za relativno preproste molekule pa je terciarna struktura končna.

4. Kvartarna struktura beljakovinske molekule je prostorska razporeditev podenot beljakovinskih molekul. Značilen je za kompleksne beljakovine, kot je hemoglobin.

Glede na vprašanje strukture beljakovinskih molekul je treba razlikovati med strukturo živega proteina - nativno strukturo in strukturo mrtve beljakovine. Beljakovina v živi snovi (nativni protein) se razlikuje od beljakovine, ki je bila izpostavljena stanju, v katerem lahko izgubi lastnosti žive beljakovine. Plitek vpliv se imenuje denaturacija, pri kateri se lahko v prihodnosti obnovijo lastnosti živega proteina. Ena vrsta denaturacije je reverzibilna koagulacija. Z ireverzibilno koagulacijo se nativni protein pretvori v "mrtvi protein".

Kratek opis fizikalnih, fizikalno-kemijskih in kemijskih lastnosti proteina

Lastnosti beljakovinskih molekul so velikega pomena za uresničevanje njihovih bioloških in ekoloških lastnosti. Da, z agregatno stanje beljakovine imenujemo trdne snovi, ki so lahko ali pa tudi netopne v vodi ali drugih topilih. Velik del bioekološke vloge beljakovin je določen fizične lastnosti. Tako sposobnost beljakovinskih molekul, da tvorijo koloidne sisteme, določa njihove gradbene, katalitične in druge funkcije. Netopnost beljakovin v vodi in drugih topilih, njihova fibrilnost določa zaščitne in oblikovalne funkcije itd.

Fizikalno-kemijske lastnosti beljakovin vključujejo njihovo sposobnost denaturacije in koagulacije. Koagulacija se kaže v koloidnih sistemih, ki so osnova vsake žive snovi. Med koagulacijo se delci povečajo zaradi zlepljenja. Koagulacija je lahko prikrita (lahko jo opazimo le pod mikroskopom) in eksplicitna - njen znak je obarjanje beljakovin. Koagulacija je ireverzibilna, ko se struktura koloidnega sistema po prenehanju delovanja koagulacijskega faktorja ne obnovi, in reverzibilna, ko se koloidni sistem obnovi po odstranitvi koagulacijskega faktorja.

Primer reverzibilne koagulacije je obarjanje beljakovin jajčnega albumina pod vplivom raztopin soli, medtem ko se oborina beljakovin raztopi, ko raztopino razredčimo ali ko oborino prenesemo v destilirano vodo.

Primer ireverzibilne koagulacije je uničenje koloidne strukture proteina albumina pri segrevanju do vrelišča vode. Ob (popolni) smrti se živa snov spremeni v mrtvo zaradi ireverzibilne koagulacije celotnega sistema.

Kemijske lastnosti beljakovin so zelo raznolike zaradi prisotnosti velikega števila funkcionalnih skupin v beljakovinskih molekulah, pa tudi zaradi prisotnosti peptidnih in drugih vezi v beljakovinskih molekulah. Z ekološkega in biološkega vidika je najpomembnejša sposobnost beljakovinskih molekul za hidrolizo (v tem primeru na koncu dobimo mešanico naravnih alfa-aminokislin, ki so sodelovale pri nastanku te molekule, ta mešanica pa lahko vsebuje tudi druge snovi, če beljakovina je bila beljakovina), do oksidacije (njeni produkti so lahko ogljikov dioksid, voda, dušikove spojine, kot je sečnina, fosforjeve spojine itd.).

Beljakovine gorijo s sproščanjem vonja po "zažganem rogu" ali "zažganem perju", kar je treba vedeti pri izvajanju okoljskih poskusov. Znane so različne barvne reakcije na beljakovine (biuret, ksantoprotein itd.), Več o njih v tečaju kemije.

Kratek opis ekoloških in bioloških funkcij beljakovin

Treba je razlikovati med ekološko in biološko vlogo beljakovin v celicah in v telesu kot celoti.

Ekološka in biološka vloga beljakovin v celicah

Ker so beljakovine (skupaj z nukleinskimi kislinami) snovi življenja, so njihove funkcije v celicah zelo raznolike.

1. Najpomembnejša funkcija beljakovinskih molekul je strukturna funkcija, ki je sestavljena iz dejstva, da je beljakovina najpomembnejša sestavina vseh struktur, ki tvorijo celico, v kateri je del kompleksa različnih kemičnih spojin.

2. Beljakovine so najpomembnejši reagent v poteku velikega števila bio kemične reakcije, ki zagotavljajo normalno delovanje žive snovi, zato je zanj značilna funkcija reagenta.

3. V živi snovi so reakcije možne le v prisotnosti bioloških katalizatorjev - encimov, in kot je bilo ugotovljeno na podlagi biokemičnih študij, so beljakovinske narave, zato proteini opravljajo tudi katalitično funkcijo.

4. Če je potrebno, se beljakovine v organizmih oksidirajo in hkrati sproščajo, zaradi česar se sintetizira ATP, tj. beljakovine opravljajo tudi energijsko funkcijo, vendar zaradi dejstva, da so te snovi posebne vrednosti za organizme (zaradi kompleksne sestave), energijsko funkcijo beljakovin organizmi uresničujejo le v kritičnih pogojih.

5. Beljakovine lahko opravljajo tudi funkcijo shranjevanja, saj so neke vrste "konzervirana hrana" snovi in ​​energije za organizme (zlasti rastline), ki zagotavljajo njihov začetni razvoj (za živali - intrauterino, za rastline - razvoj zarodkov pred pojav mladega organizma – sadike).

Številne funkcije beljakovin so značilne tako za celice kot za organizem kot celoto, zato so obravnavane v nadaljevanju.

Ekološka in biološka vloga beljakovin v organizmih (na splošno)

1. Beljakovine tvorijo posebne strukture v celicah in organizmih (skupaj z drugimi snovmi), ki so sposobne zaznati signale iz okolju v obliki iritacij, zaradi katerih nastane stanje “razburjenosti”, na katero se telo odzove z določeno reakcijo, tj. za beljakovine tako v celici kot v telesu kot celoti je značilna zaznavna funkcija.

2. Za beljakovine je značilna tudi prevodna funkcija (tako v celicah kot v telesu kot celoti), ki je sestavljena iz dejstva, da se vzbujanje, ki je nastalo v določenih strukturah celice (organizma), prenese v ustrezen center (celica ali organizem), v katerem se oblikuje določena reakcija (odziv) organizma ali celice na dohodni signal.

3. Številni organizmi so sposobni gibanja v prostoru, kar je možno zaradi sposobnosti krčenja celic ali struktur organizma, to pa je možno, ker imajo proteini fibrilarne strukture kontraktilno funkcijo.

4. Za heterotrofne organizme so beljakovine, tako ločeno kot v mešanici z drugimi snovmi, živilski proizvodi, torej zanje je značilna trofična funkcija.

Kratek opis proteinskih transformacij v heterotrofnih organizmih na primeru človeka

Beljakovine v hrani se absorbirajo ustne votline, kjer se navlažijo s slino, zdrobijo z zobmi in spremenijo v homogeno maso (ob temeljitem žvečenju) ter skozi žrelo in požiralnik vstopijo v želodec (pred vstopom v slednjega se z beljakovinami kot spojinami ne zgodi nič).

V želodcu je bolus hrane nasičen z želodčnim sokom, ki je skrivnost želodčnih žlez. želodčni sok je vodni sistem, ki vsebuje vodikov klorid in encime, med katerimi je najpomembnejši (za beljakovine) pepsin. Pepsin v kislem okolju povzroči proces hidrolize beljakovin v peptone. Nato prehranska kaša vstopi v prvi del tankega črevesa - dvanajstnik, v katerega se odpre kanal trebušne slinavke, ki izloča sok trebušne slinavke, ki ima alkalno okolje in kompleks encimov, od katerih tripsin pospešuje proces hidrolize beljakovin in vodi do konca, tj. do pojava mešanice naravnih alfa-aminokislin (so topne in jih črevesne resice absorbirajo v kri).

Ta mešanica aminokislin vstopi v medcelično tekočino in od tam v celice telesa, v katerih (aminokisline) vstopijo v različne transformacije. En del teh spojin se neposredno uporablja za sintezo beljakovin, značilnih za določen organizem, drugi je podvržen transaminaciji ali deaminaciji, pri čemer nastanejo nove spojine, potrebne za telo, tretji se oksidira in je vir energije, potrebne za telo. da uresničuje svoje vitalne funkcije.

Treba je opozoriti na nekatere značilnosti znotrajceličnih transformacij beljakovin. Če je organizem heterotrofen in enocelični, potem beljakovine v hrani vstopijo v celice v citoplazmo ali posebne prebavne vakuole, kjer se pod delovanjem encimov hidrolizirajo, nato pa vse poteka kot je opisano za aminokisline v celicah. Celične strukture se nenehno posodabljajo, tako da se "stara" beljakovina nadomesti z "novo", medtem ko se prva hidrolizira, da dobimo mešanico aminokislin.

Avtotrofni organizmi imajo svoje značilnosti pri preoblikovanju beljakovin. Primarni proteini (v meristemskih celicah) se sintetizirajo iz aminokislin, ki se sintetizirajo iz produktov transformacije primarnih ogljikovih hidratov (nastali so med fotosintezo) in anorganskih snovi, ki vsebujejo dušik (nitrati ali amonijeve soli). Zamenjava beljakovinskih struktur v dolgoživečih celicah avtotrofnih organizmov se ne razlikuje od heterotrofnih.

Ravnovesje dušika

Beljakovine, sestavljene iz aminokislin, so osnovne spojine, ki so del življenjskih procesov. Zato je izjemno pomembno upoštevati metabolizem beljakovin in produktov njihovega razpada.

Dušika je v sestavi znoja zelo malo, zato se običajno analiza znoja na vsebnost dušika ne izvaja. Količina dušika, dobavljena s hrano, in količina dušika v urinu in blatu se pomnoži s 6,25 (16 %), druga vrednost pa se odšteje od prve vrednosti. Posledično se določi količina dušika, ki vstopi v telo in ga absorbira.

Ko je količina dušika, ki vstopi v telo s hrano, enaka količini dušika v urinu in blatu, t.j., ki nastane med deaminacijo, obstaja ravnovesje dušika. Ravnovesje dušika je praviloma značilno za odrasel zdrav organizem.

Ko je količina dušika, ki vstopi v telo, večja od količine dušika, ki se sprosti, je dušikova bilanca pozitivna, to pomeni, da je količina beljakovin, ki so prišle v telo, večja od količine beljakovin, ki so razpadle. Pozitivna bilanca dušika je značilna za rastoč zdrav organizem.

Ko se poveča vnos beljakovin s hrano, se poveča tudi količina dušika, izločenega z urinom.

In končno, ko je količina dušika, ki vstopi v telo, manjša od količine dušika, ki se sprosti, potem pride do negativne bilance dušika, pri kateri razgradnja beljakovine presega njeno sintezo in beljakovina, ki je del telesa, se uniči. . To se zgodi pri stradanju beljakovin in ko aminokisline, potrebne za telo, ne pridejo. Negativno bilanco dušika so ugotovili tudi po delovanju velikih odmerkov ionizirajočega sevanja, ki povzročajo povečano razgradnjo beljakovin v organih in tkivih.

Problem beljakovinskega optimuma

Najmanjša količina beljakovin v hrani, ki je potrebna za dopolnitev razgrajenih beljakovin v telesu, ali količina razgradnje telesnih beljakovin z izključno ogljikohidratno prehrano, se imenuje faktor obrabe. Pri odrasli osebi je najmanjša vrednost tega koeficienta približno 30 g beljakovin na dan. Vendar ta znesek ni dovolj.

Maščobe in ogljikovi hidrati vplivajo na porabo beljakovin nad minimumom, potrebnim za plastične namene, saj sprostijo količino energije, ki je bila potrebna za razgradnjo beljakovin nad minimumom. Ogljikovi hidrati z normalno prehrano zmanjšajo razgradnjo beljakovin za 3-3,5-krat več kot pri popolnem stradanju.

Za odraslega z mešano prehrano, ki vsebuje zadostno količino ogljikovih hidratov in maščob ter telesno težo 70 kg, je dnevni vnos beljakovin 105 g.

Količina beljakovin, ki v celoti zagotavlja rast in vitalno aktivnost telesa, je označena kot beljakovinski optimum in je enaka 100-125 g beljakovin na dan za osebo z lahkim delom, do 165 g s težkim delom in 220 g na dan. -230 g z zelo trdim delom.

Količina beljakovin na dan mora biti najmanj 17% celotne količine hrane po masi in 14% po energiji.

Popolne in nepopolne beljakovine

Beljakovine, ki vstopajo v telo s hrano, delimo na biološko popolne in biološko manjvredne.

Biološko popolne beljakovine so tiste beljakovine, ki vsebujejo v zadostnih količinah vse aminokisline, potrebne za sintezo beljakovin živalskega organizma. Sestava popolnih beljakovin, potrebnih za rast telesa, vključuje naslednje esencialne aminokisline: lizin, triptofan, treonin, levcin, izolevcin, histidin, arginin, valin, metionin, fenilalanin. Iz teh aminokislin lahko nastanejo še druge aminokisline, hormoni ... Iz fenilalanina nastane tirozin, s pretvorbami iz tirozina hormona tiroksin in adrenalin, iz histidina pa histamin. Metionin sodeluje pri tvorbi ščitničnih hormonov in je potreben za tvorbo holina, cisteina in glutationa. Potreben je za redoks procese, presnovo dušika, absorpcijo maščob, normalno delovanje možganov. Lizin sodeluje pri hematopoezi, spodbuja rast telesa. Triptofan je potreben tudi za rast, sodeluje pri tvorbi serotonina, vitamina PP in pri sintezi tkiv. Lizin, cistin in valin spodbujajo srčno aktivnost. Nizka vsebnost cistina v hrani zavira rast las, zvišuje krvni sladkor.

Biološko manjvredne beljakovine so tiste beljakovine, ki nimajo niti ene aminokisline, ki je živalski organizmi ne morejo sintetizirati.

Biološko vrednost beljakovin merimo s količino beljakovin v telesu, ki nastane iz 100 g beljakovin hrane.

Najbolj popolne (70-95%) so beljakovine živalskega izvora, ki jih vsebujejo meso, jajca in mleko. Veverice rastlinskega izvora imajo nižjo biološko vrednost, kot so beljakovine rženega kruha, koruze (60 %), krompirja, kvasa (67 %).

Okvarjena je beljakovina živalskega izvora – želatina, ki ne vsebuje triptofana in tirozina. Pšenica in ječmen vsebujeta malo lizina, koruza pa malo lizina in triptofana.

Nekatere aminokisline nadomeščajo druga drugo, na primer fenilalanin nadomešča tirozin.

Dve nepopolni beljakovini, ki nimata različnih aminokislin, lahko skupaj sestavita popolno beljakovinsko dieto.

Vloga jeter pri sintezi beljakovin

Jetra sintetizirajo beljakovine v krvni plazmi: albumine, globuline (z izjemo gama globulinov), fibrinogen, nukleinske kisline in številne encime, od katerih se nekateri sintetizirajo samo v jetrih, kot so encimi, ki sodelujejo pri tvorbi sečnine.

Beljakovine, sintetizirane v telesu, so del organov, tkiv in celic, encimov in hormonov (plastična vrednost beljakovin), vendar jih telo ne skladišči v obliki različnih beljakovinskih spojin. Zato se tisti del beljakovin, ki nima plastičnega pomena, deaminira s sodelovanjem encimov - razgradi se s sproščanjem energije v različne dušikove produkte. Razpolovna doba jetrnih beljakovin je 10 dni.

Beljakovinska prehrana v različnih pogojih

Nerazcepljene beljakovine telo ne more absorbirati razen skozi prebavni kanal. Beljakovine, vnesene izven prebavnega kanala (parenteralno), povzročijo zaščitno reakcijo telesa.

Aminokisline razcepljene beljakovine in njihove spojine - polipeptidi - se prenašajo v celice telesa, v katerih se pod vplivom encimov sinteza beljakovin odvija neprekinjeno skozi vse življenje. Prehranske beljakovine imajo predvsem plastično vrednost.

V obdobju rasti telesa - v otroštvu in adolescenci - je sinteza beljakovin še posebej visoka. S staranjem se sinteza beljakovin zmanjšuje. Posledično v procesu rasti pride do zadrževanja ali zakasnitve v telesu kemikalij, ki sestavljajo beljakovine.

Študija metabolizma z uporabo izotopov je pokazala, da v nekaterih organih v 2-3 dneh razpade približno polovica vseh beljakovin in telo ponovno sintetizira enako količino beljakovin (resinteza). V vsakem, v vsakem organizmu se sintetizirajo specifične beljakovine, ki se razlikujejo od beljakovin drugih tkiv in drugih organizmov.

Tako kot maščobe in ogljikovi hidrati se tudi aminokisline, ki niso porabljene za izgradnjo telesa, razgradijo, da sprostijo energijo.

S sproščanjem energije se transformirajo tudi aminokisline, ki nastanejo iz beljakovin umirajočih, propadajočih telesnih celic.

V normalnih pogojih je količina beljakovin, ki jih potrebuje odrasel človek na dan, 1,5-2,0 g na 1 kg telesne teže, v pogojih dolgotrajnega mraza 3,0-3,5 g, pri zelo hudih. fizično delo 3,0-3,5 g

Povečanje količine beljakovin na več kot 3,0-3,5 g na 1 kg telesne teže moti delovanje živčnega sistema, jeter in ledvic.

Lipidi, njihova razvrstitev in fiziološka vloga

Lipidi so snovi, ki so netopne v vodi in se topijo v organskih spojinah (alkohol, kloroform itd.). Lipidi vključujejo nevtralne maščobe, maščobam podobne snovi (lipoidi) in nekatere vitamine (A, D, E, K). Lipidi imajo plastični pomen in so del vseh celic in spolnih hormonov.

Še posebej veliko lipidov v celicah živčnega sistema in nadledvične žleze. Velik del jih telo porabi kot energijsko snov.

Lekcija številka 58. Beljakovine so naravni polimeri. Sestava in struktura beljakovin.

"Življenje je način obstoja beljakovinskih teles"

F. Engels.

Noben od živih organizmov, ki jih poznamo, ne more brez beljakovin. Beljakovine služijo kot hranila, uravnavajo presnovo, delujejo kot encimi - katalizatorji presnove, spodbujajo prenos kisika po telesu in njegovo absorpcijo, igrajo pomembno vlogo pri delovanju živčnega sistema, so mehanska osnova mišičnega krčenja, sodelujejo pri prenosu genetske informacije itd. d.

Beljakovine (polipeptidi) - biopolimeri, zgrajeni iz povezanih α-aminokislinskih ostankov peptid(amidne) vezi. Ti biopolimeri vsebujejo 20 vrst monomerov. Ti monomeri so aminokisline. Vsak protein je po svoji kemični strukturi polipeptid. Nekatere beljakovine so sestavljene iz več polipeptidnih verig. Večina beljakovin vsebuje povprečno 300-500 aminokislinskih ostankov. Poznamo več zelo kratkih naravnih proteinov, dolgih 3-8 aminokislin, in zelo dolgih biopolimerov, dolgih več kot 1500 aminokislin. Nastanek beljakovinske makromolekule lahko predstavimo kot reakcijo polikondenzacije α-aminokislin:

Aminokisline se med seboj povezujejo in nastanejo nova povezava med atomi ogljika in dušika - peptid (amid):

Iz dveh aminokislin (AA) lahko dobite dipeptid, iz treh - tripeptid, iz večjega števila AA lahko dobite polipeptide (proteine).

Funkcije beljakovin

Naloge beljakovin v naravi so univerzalne. Beljakovine so del možganov, notranjih organov, kosti, kože, lasišča itd. glavni vir α - aminokisline za živi organizem so prehranske beljakovine, ki se zaradi encimske hidrolize v prebavila datiα - amino kisline. Mnogiα - aminokisline se sintetizirajo v telesu, nekatere pa so potrebne za sintezo beljakovin α Aminokisline se v telesu ne sintetizirajo in jih moramo vnesti od zunaj. Takšne aminokisline imenujemo esencialne. Sem spadajo valin, levcin, treonin, metionin, triptofan in drugi (glej tabelo). Pri nekaterih človeških boleznih se seznam esencialnih aminokislin širi.

· katalitična funkcija - izvajajo s pomočjo specifičnih proteinov – katalizatorjev (encimov). Z njihovo udeležbo se poveča hitrost različnih presnovnih in energijskih reakcij v telesu.

Encimi katalizirajo reakcije cepitve kompleksnih molekul (katabolizem) in njihovo sintezo (anabolizem), pa tudi replikacijo DNA in sintezo matrice RNA. Znanih je nekaj tisoč encimov. Med njimi, kot je na primer pepsin, razgrajujejo beljakovine med prebavo.

· transportna funkcija - vezava in dostava (transport) različnih snovi iz enega organa v drugega.

Tako se beljakovina rdečih krvnih celic, hemoglobin, združi s kisikom v pljučih in se spremeni v oksihemoglobin. Ko doseže organe in tkiva s pretokom krvi, se oksihemoglobin razgradi in odda kisik, potreben za zagotovitev oksidativnih procesov v tkivih.

· Zaščitna funkcija - vezava in nevtralizacija snovi, ki vstopajo v telo ali so posledica vitalne aktivnosti bakterij in virusov.

Zaščitno funkcijo opravljajo specifične beljakovine (protitelesa – imunoglobulini), ki nastanejo v telesu (fizična, kemična in imunska obramba). Na primer, fibrinogen, beljakovina krvne plazme, opravlja zaščitno funkcijo tako, da sodeluje pri strjevanju krvi in ​​s tem zmanjša izgubo krvi.

· Kontraktilna funkcija (aktin, miozin) - zaradi interakcije beljakovin pride do gibanja v prostoru, krčenja in sproščanja srca ter gibanja drugih notranjih organov.

· strukturna funkcija Beljakovine so osnova celične strukture. Nekateri med njimi (kolagen vezivnega tkiva, keratin las, nohtov in kože, elastin žilne stene, volneni keratin, fibroin svile itd.) opravljajo skoraj izključno strukturno funkcijo.

V kombinaciji z lipidi beljakovine sodelujejo pri gradnji celičnih membran in znotrajceličnih tvorb.

· Hormonska (regulativna) funkcija - sposobnost prenosa signalov med tkivi, celicami ali organizmi.

Izvedite beljakovine - regulatorje metabolizma. Nanašajo se na hormone, ki nastajajo v žlezah. notranje izločanje, nekateri organi in tkiva telesa.

· prehransko funkcijo - izvajajo rezervne beljakovine, ki so shranjene kot vir energije in snovi.

Na primer: kazein, jajčni albumin, jajčne beljakovine zagotavljajo rast in razvoj ploda, mlečne beljakovine pa služijo kot vir prehrane za novorojenčka.

Različne funkcije beljakovin so določene s sestavo α-aminokislin in strukturo njihovih visoko organiziranih makromolekul.

Fizikalne lastnosti beljakovin

Beljakovine so zelo dolge molekule, sestavljene iz enot aminokislin, povezanih s peptidnimi vezmi. To so naravni polimeri, molekulska masa beljakovin se giblje od nekaj tisoč do več deset milijonov. Na primer, mlečni albumin ima molekulsko maso 17400, krvni fibrinogen - 400.000, virusne beljakovine - 50.000.000. Vsak peptid in protein imata strogo določeno sestavo in zaporedje aminokislinskih ostankov v verigi, kar določa njihovo edinstveno biološko specifičnost.Število beljakovin označuje stopnjo kompleksnosti organizma (E. coli - 3000, v človeškem telesu pa je več kot 5 milijonov beljakovin).

Prva beljakovina, ki jo spoznamo v življenju, je albumin kokošjega jajca - je zelo topen v vodi, pri segrevanju koagulira (ko cvremo jajce), pri daljšem shranjevanju na toploti pa propade, jajce se pokvari. Toda beljakovina se ne skriva samo pod jajčno lupino. Dlaka, nohti, kremplji, volna, perje, kopita, zunanja plast kože – vsi so skoraj v celoti sestavljeni iz druge beljakovine, keratina. Keratin se ne topi v vodi, ne koagulira, ne razpade v zemlji: v njem so ohranjeni rogovi starodavnih živali, pa tudi kosti. In beljakovina pepsin, ki jo vsebuje želodčni sok, lahko uniči druge beljakovine, to je proces prebave. Protein inreferon se uporablja pri zdravljenju rinitisa in gripe, ker. ubija viruse, ki povzročajo te bolezni. In beljakovina kačjega strupa je sposobna ubiti človeka.

Razvrstitev beljakovin

Z vidika hranilna vrednost beljakovine, glede na njihovo aminokislinsko sestavo in vsebnost tako imenovanih esencialnih aminokislin delimo na polnopravni in okvarjen . Popolne beljakovine so predvsem beljakovine živalskega izvora, z izjemo želatine, ki jo uvrščamo med nepopolne beljakovine. Nepopolne beljakovine so pretežno rastlinskega izvora. Vseeno pa nekatere rastline (krompir, stročnice itd.) vsebujejo popolne beljakovine. Od živalskih beljakovin so za telo še posebej dragocene beljakovine mesa, jajc, mleka itd.

Številni proteini vsebujejo poleg peptidnih verig tudi neaminokislinske fragmente, po tem kriteriju delimo proteine ​​v dve veliki skupini - preprosta in zapletena beljakovine (beljakovine). Enostavni proteini vsebujejo samo aminokislinske verige, kompleksni proteini pa vsebujejo tudi neaminokislinske fragmente ( Na primer, hemoglobin vsebuje železo).

Glede na splošno strukturo lahko beljakovine razdelimo v tri skupine:

1. fibrilarne beljakovine - so netopni v vodi, tvorijo polimere, njihova struktura je običajno zelo pravilna in se ohranja predvsem z interakcijami med različnimi verigami. Beljakovine s podolgovato nitasto strukturo. Polipeptidne verige mnogih fibrilarnih proteinov so med seboj vzporedne vzdolž ene osi in tvorijo dolga vlakna (fibrile) ali plasti.

Večina fibrilarnih proteinov je netopnih v vodi. Fibrilarni proteini vključujejo npr. keratini (predstavljajo skoraj vso suho težo dlaka, volnene beljakovine, rogovi, kopita, nohti, luske, perje), kolagen - beljakovine kit in hrustanca, fibroin - beljakovine svile).

2. Globularni proteini - topen v vodi, splošna oblika molekule je bolj ali manj sferična. Med globularnimi in fibrilarnimi proteini ločimo podskupine. Globularni proteini vključujejo encime, imunoglobuline, nekatere hormone beljakovinske narave (na primer insulin), pa tudi druge proteine, ki opravljajo transportne, regulativne in pomožne funkcije.

3. Membranski proteini - imajo domene, ki prečkajo celično membrano, vendar njihovi deli štrlijo iz membrane v medcelično okolje in citoplazmo celice. Membranski proteini opravljajo funkcijo receptorjev, to je, da izvajajo prenos signala in zagotavljajo tudi transmembranski transport različnih snovi. Proteini transporterji so specifični, vsak od njih prepušča skozi membrano le določenim molekulam ali določenemu tipu signala.

Beljakovine so sestavni del prehrane živali in ljudi. Živ organizem se od neživega razlikuje predvsem po prisotnosti beljakovin. Za žive organizme je značilna ogromna raznolikost beljakovinskih molekul in njihova visoka urejenost, ki določa visoko organiziranost živega organizma, pa tudi sposobnost gibanja, krčenja, razmnoževanja, sposobnost metabolizma in številnih fizioloških procesov.

Struktura beljakovin

Fischer Emil Nemec, nemški organski kemik in biokemik. Leta 1899 se je začel ukvarjati s kemijo beljakovin. Z uporabo eterične metode za analizo aminokislin, ki jo je ustvaril leta 1901, je F. prvi izvedel kvalitativne in kvantitativne določitve produktov cepitve beljakovin, odkril valin, prolin (1901) in hidroksiprolin (1902) ter eksperimentalno dokazal, da amino kislinski ostanki so med seboj povezani s peptidno vezjo; leta 1907 je sintetiziral 18-členski polipeptid. F. je pokazal podobnost sintetičnih polipeptidov in peptidov, pridobljenih s hidrolizo beljakovin. F. je preučeval tudi tanine. F. je ustvaril šolo organskih kemikov. Tuji dopisni član Sanktpeterburške akademije znanosti (1899). Nobelova nagrada (1902).

Raznolik so določene s sestavo α-aminokislin in strukturo njihovih visoko organiziranih makromolekul.

Obstajajo 4 ravni strukturne organizacije beljakovin:

1. Primarna struktura - specifično zaporedje α-aminokislinskih ostankov v polipeptidni verigi.
2. Sekundarna struktura – A) konformacija polipeptidne verige, ki je fiksirana s številnimi vodikovimi vezmi med njimi skupine N-H in C=O. Eden od modelov sekundarne strukture je α-vijačnica. B) Drugi model - β oblika(»folded sheet«), v katerem prevladujejo medverižne (medmolekularne) H-vezi.

1. Sestava beljakovinskih molekul. Beljakovine so organske snovi, katerih molekule vključujejo ogljik, vodik, kisik in dušik, včasih pa tudi žveplo in druge kemične elemente.
2. Struktura beljakovin. Beljakovine so makromolekule, sestavljene iz več deset ali sto aminokislin. Različne aminokisline (približno 20 vrst), ki sestavljajo beljakovine.
3. Vrstna specifičnost proteinov - razlika med beljakovinami, ki sestavljajo organizme, ki pripadajo različni tipi, ki ga določa število aminokislin, njihova raznolikost, zaporedje spojin v beljakovinskih molekulah. Specifičnost beljakovin v različnih organizmih iste vrste je razlog za zavrnitev organov in tkiv (tkivna nekompatibilnost) pri presaditvi z ene osebe na drugo.
4. Zgradba beljakovin - kompleksna konfiguracija beljakovinskih molekul v vesolju, podprta z različnimi kemične vezi- ionske, vodikove, kovalentne. Naravno stanje beljakovin. Denaturacija je kršitev strukture beljakovinskih molekul pod vplivom različnih dejavnikov - segrevanje, obsevanje, delovanje kemikalij. Primeri denaturacije: spremembe lastnosti beljakovin pri kuhanju jajc, prenos beljakovin iz tekoče stanje v trdno snov pri gradnji pajkove mreže.
5. Vloga beljakovin v telesu:

• katalitično. Beljakovine so katalizatorji, ki povečajo hitrost kemičnih reakcij v celicah telesa. Encimi so biološki katalizatorji;
• strukturno. Beljakovine - elementi plazemske membrane, pa tudi hrustanec, kosti, perje, nohti, lasje, vsa tkiva in organi;
• energija. Sposobnost beljakovinskih molekul, da oksidirajo s sproščanjem energije, potrebne za življenje telesa;
• kontraktilna. Aktin in miozin sta beljakovini, ki sestavljata mišična vlakna in zagotavljata njihovo krčenje zaradi sposobnosti molekul teh beljakovin, da denaturirajo;
• motor. Gibanje številnih enoceličnih organizmov, pa tudi spermijev, s pomočjo cilij in flagel, ki vključujejo beljakovine;
• transport. Na primer, hemoglobin je beljakovina, ki je del rdečih krvnih celic in zagotavlja prenos kisika in ogljikovega dioksida;
• shranjevanje. Kopičenje beljakovin v telesu kot rezervnih hranil, na primer v jajcih, mleku, semenih rastlin;
• zaščitni. Protitelesa, fibrinogen, trombin - beljakovine, ki sodelujejo pri razvoju imunosti in koagulacije krvi;
• regulativni. Hormoni so snovi, ki skupaj z živčnim sistemom zagotavljajo humoralno regulacijo telesnih funkcij. Vloga hormona insulina pri uravnavanju krvnega sladkorja.

1. Razmnoževanje in njegov pomen. Razmnoževanje je razmnoževanje podobnih organizmov, ki zagotavlja obstoj vrst več tisočletij, prispeva k povečanju števila posameznikov vrste, kontinuiteti življenja. Nespolno, spolno in vegetativno razmnoževanje organizmov.
2. nespolno razmnoževanje - večina starodavni način. Pri nespolnem razmnoževanju sodeluje en organizem, pri spolnem razmnoževanju pa najpogosteje dva osebka. Rastline se razmnožujejo nespolno s pomočjo trosov, ene same specializirane celice. Razmnoževanje s sporami alg, mahov, preslic, plavastih mahov, praproti. Izbruh trosov iz rastlin, njihovo kalitev in razvoj novih hčerinskih organizmov iz njih pod ugodnimi pogoji. Smrt ogromnega števila spor, ki padejo v neugodne razmere. Verjetnost za nastanek novih organizmov iz trosov je majhna, saj vsebujejo malo hranil in jih sadika absorbira predvsem iz okolja.
3. Vegetativno razmnoževanje - razmnoževanje rastlin s pomočjo vegetativnih organov: nadzemnih ali podzemnih poganjkov, delov korenine, lista, gomolja, čebulice. Sodelovanje pri vegetativnem razmnoževanju enega organizma ali njegovega dela. Podobnost hčerinske rastline z materjo, saj nadaljuje razvoj materinega organizma. Večja učinkovitost in razširjenost vegetativnega razmnoževanja v naravi, od otroka