Белки

В разных изданиях применяются два понятия: "ферменты" и "энзимы". Эти  названия идентичны. Они обозначают одно и тоже - биологические катализаторы. Первое слово переводится как "закваска", второе - "в дрожжах".

Долгое  время не представляли, что же происходит в дрожжах, какая сила, присутствующая в них, заставляет вещества разрушаться  и превращаться в более простые. Только после изобретения микроскопа было установлено, что дрожжи - это  скопление большого количества микроорганизмов, которые используют сахар в качестве своего основного питательного вещества. Иными словами, каждая дрожжевая  клетка "начинена" ферментами способными разлагать сахар. Но в то же время  были известны и другие биологические  катализаторы, не заключенные в живую  клетку, а свободно "обитающие" вне ее. Например, они были найдены  в составе желудочных соков, клеточных  экстрактов. В связи с этим в  прошлом различали два типа катализаторов: считалось, что собственно ферменты неотделимы от клетки и вне ее не могут функционировать, т.е. они "организованы". А "неорганизованные" катализаторы, которые могут работать вне клетки, называли энзимами. Такое противопоставление "живых" ферментов и "неживых" энзимов объяснялось влиянием виталистов, борьбой идеализма и материализма в естествознании. Точки зрения ученых разделились. Основоположник микробиологии Л. Пастер утверждал, что деятельность ферментов определяется жизнью клетки. Если клетку разрушить, то прекратиться и действие фермента. Химики во главе с Ю. Лбихом развивали чисто химическую теорию брожения, доказывая, что активность ферментов не зависит от существования клетки.

В 1871 г. русский врач М.М. Манассеина разрушила дрожжевые клетки, растирая их речным песком. Клеточный сок, отделенный от остатков клеток, сохранял свою способность сбраживать сахар. Через четверть века немецкий ученый Э. Бухнер получил бесклеточный сок прессованием живых дрожжей под давлением до 5*10 Па. Этот сок, подобно живым дрожжам, сбраживал сахар с образованием спирта и оксида углерода (IV):

Работы  А.Н. Лебедева по исследованию дрожжевых  клеток и труды других ученых положили конец виталистическим представления  в теории биологического катализа, а термины "фермент" и "энзим" стали применять как равнозначные.

В наши дни ферментология - это самостоятельная  наука. Выделено и изучено около 2 тыс. ферментов.

Белки играют важнейшую роль в жизнедеятельности всех организмов. При пищеварении белковые молекулы перевариваются до аминокислот, которые, будучи хорошо растворимы в водной среде, проникают в кровь и поступают во все ткани и клетки организма. Здесь наибольшая часть аминокислот расходуется на синтез белков различных органов и тканей, часть—на синтез гормонов, ферментов и других биологически важных веществ, а остальные служат как энергетический материал. Т.е. белки выполняют каталитические (ферменты), регуляторные(гормоны), транспортные (гемоглобин, церулоплазмин и др.), защитные (антитела, тромбин и др.) функции

Белки — важнейшие компоненты пищи человека и корма животных. Совокупность непрерывно протекающих химических превращений белков занимает ведущее место в обмене веществ организмов. Скорость обновления белков у живых организмов зависит от содержания белков в пище, а также его биологической ценности, которая определяется наличием и соотношением незаменимых аминокислот

Белки растений беднее белков животного происхождения  по содержанию незаменимых аминокислот, особенно лизина, метионина, триптофана. Белки сои и картофеля по аминокислотному составу наиболее близки белкам животных. Отсутствие в корме незаменимых аминокислот приходит к тяжёлым нарушениям азотистого обмена. Поэтому селекция зерновых культур направлена, в частности, и на повышение качества белкового состава зерна.

Проблемы, возникающие при  недостатке белка. 
Недостаток в организме белка вызван недополучением его необходимого количества или количества аминокислот, необходимых для синтезирования белка. Как правило, недостаток протеинов является регулярным явлением у строгих вегетарианцев, у людей с большими физическими нагрузками по причине несбалансированности питания. Дефицит белка в организме имеет негативные последствия практически для всего организма. Недостаточное поступление в организм белка с пищей приводит к замедлению роста и развития детей, у взрослых - к нарушениям деятельности желез внутренней секреции, к изменениям в печени, изменениям гормонального фона, нарушениям выработки ферментов, вследствие чего, ухудшению усвоения питательных веществ, многих микроэлементов, полезных жиров, витаминов. Кроме того, дефицит белка способствует ухудшению памяти, снижению работоспособности, ослаблению иммунитета из-за снижения уровня образования антител, а также сопровождается авитаминозом. Недостаточное потребление белка приводит к ослаблению сердечной и дыхательной системы, потере мышечной массы. 
 
Суточная потребность женского организма в белке должна исходить из расчета 1,3 г, умноженное на килограмм веса. Для мужчин этот коэффициент увеличивается до 1,5 г. При занятиях тренировками или какими-либо физическими нагрузками, то потребление белков необходимо увеличивать до 2,5 г умноженное на килограмм. Лучше, если потребляемый белок будет легкоусваиваемым, то есть в виде молочных, соевых белков или специально приготовленных аминокислотных смесей. 
 
Избыток белка в организме. 
Помимо недостатка белковой пищи может быть и её избыток, который также нежелателен для организма. При незначительном превышении белка в рационе питания по сравнению с нормой вреда никакого не будет, а вот превышение его потребления в 1,7 г на килограмм веса при отсутствии при этом сильных физических нагрузок приводит к негативным последствиям. Избыточный белок печень превращает в глюкозу и азотистые соединения (мочевина), которые должны выводить из организма почки. Кроме того, важное значение в данный момент приобретает соблюдение питьевого режима. Избыток белков провоцирует кислую реакцию организма, что приводит к потере кальция. Помимо этого, мясная продукция, в которой содержится огромное количество белков, содержит пурины, некоторые из которых в процессе обмена откладываются в суставах, что может вызвать развитие подагры. Случаи избытка белка в организме достаточно редки. Как правило, в нашем рационе его не хватает. Избыток белка перегружает пищеварительную систему, способствует ухудшению аппетита, повышенной возбудимости центральной нервной системы, а также желез внутренней секреции. Кроме того, накапливаются жировые отложения в печени, страдает сердечнососудистая система, печень и почки, нарушается витаминный обмен. 
 
Оценить достаточное или избыточное количество белка в рационе можно по азотистому балансу. 
В организме человека систематически осуществляется синтез новых белков и удаление конечных продуктов белкового обмена из него. Азот входит в состав белков, при их распаде азот выходит из их состава, удаляясь с мочой. Для оптимального функционирования организма необходимо постоянное восполнение удаляемого азота. Азотистый или протеиновый баланс – это когда количество азота, восполняемого с пищей, соответствует количеству удаляемого из организма. 
 
Чтобы избежать нарушения белкового обмена необходимо соблюдать следующие рекомендации:  
Запрещается употребление полуфабрикатов и мясных продуктов длительного хранения (колбаса, сосиски, ветчина, сардельки). Поскольку в полуфабрикатах и готовых «мясных» изделиях мало полноценного белка, то, люди, часто употребляющие данные продукты чаще всего испытывают белковое голодание. 
Жирные сорта мяса и рыбы употреблять в редких случаях, поскольку в них содержится большой процент жира, который мешает усвоению белка. 
Больше есть мясо птицы, яйца, нежирную говядину. Растительные белки, содержащиеся в горохе, фасоли, орехах, гречке должны регулярно входить в состав ежедневного рациона. 
Мясо лучше всего готовить на гриле или в виде шашлыка, поскольку при таком способе приготовления удаляется лишний жир, что не перегружает желудочно-кишечный тракт. 
Не соединять мясо и рыбу с кашами, картофелем и хлебом, лучшим добавлением будет овощной салат. 
Белковую пищу необходимо употреблять вечером до 18.00 часов. 
Белковыми продуктами высокого качества являются молоко, яйца и мясо. 
Предпочтительные белковые продукты: яичный белок, обезжиренный творог, нежирные сорта сыра, нежирная свежая рыба и морепродукты, молодая баранина, нежирная телятина, куры, индейка, (мясо без кожицы), соевое молоко, соевое мясо. 
Основное правило, которым необходимо руководствоваться при выборе белковой пищи, гласит: выбирать продукты необходимо с низким содержанием жира и с высоким белка. 

КЛАССИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ

Белки подразделяются на две большие группы: простые белки, или протеины, и  сложные белки, или протеиды.

При гидролизе  протеинов в кислом водном растворе получают только а-аминокислоты. Гидролиз протеидов дает кроме аминокислот и вещества небелковой природы (углеводы, нуклеиновые кислоты и др.); это соединения белковых веществ с небелковыми.

Протеины.

Альбумины хорошо растворяются в воде. Встречаются в молоке, яичном белке и крови.

Глобулины в воде не растворяются, но растворимы в разбавленных растворах солей. К глобулинам принадлежат глобулины крови и мышечный белок миозин.

Глутелины растворяются только в разбавленных растворах щелочей. Встречаются в растениях.

Склеропротеины — нерастворимые белки. К склеропротеинам относятся кератины, белок кожи и соединительных тканей коллаген, белок натурального шелка фиброин.

Протеиды построены из протеинов, соединенных с молекулами другого типа(простетическими группами).

Фосфопротеиды содержат молекулы фосфорной кислоты, связанные в виде сложного эфира у гидроксильной группы аминокислоты серина. К ним относится вителлин—белок, содержащийся в яичном желтке, белок молока казеин.

Гликопротеиды содержат остатки углеводов. Они входят в состав хрящей, рогов, слюны.

Хромопротеиды содержат молекулу окрашенного вещества, обычно типа порфина.Самым важным хромопротеидом является гемоглобин — переносчик кислорода, окрашивающий красные кровяные тельца.

Нуклеопротеиды — протеины, связанные с нуклеиновыми кислотами. Они представляют собой очень важные с биологической точки зрения белки—составные части клеточных ядер. Нуклеопротеиды являются важнейшей составной частью вирусов — возбудителей многих болезней.

При соединении двух или нескольких аминокислот  образуется более сложное соединение - полипептид. Полипептиды, соединяясь, образуют еще более сложные и  крупные частицы и в итоге - сложную молекулу белка.

ОБМЕН БЕЛКОВ  

После расщепления белков в пищеварительном  тракте образовавшиеся аминокислоты всасываются  в кровь. В кровь всасывается  также незначительное количество полипептидов - соединений, состоящих из нескольких аминокислот. Из аминокислот клетки нашего тела синтезируют белок, причем белок, который образуется в клетках  человеческого организма, отличается от потребленного белка и характерен для человеческого организма.

Образование нового белка в организме человека и животных идет беспрерывно, так  как в течении всей жизни взамен отмирающих клеток крови, кожи, слизистой  оболочки, кишечника и т. д. создаются  новые, молодые клетки. Для того чтобы  клетки организма синтезировали  белок, необходимо, чтобы белки поступали  с пищей в пищеварительный  канал, где они подвергаются расщеплению  на аминокислоты, и уже из всосавшихся  аминокислот будет образован  белок.

Если  же, минуя пищеварительный тракт, ввести белок непосредственно в  кровь, то он не только не может быть использован человеческим организмом, он вызывает ряд серьезных осложнений. На такое введение белка организм отвечает резким повышением температуры  и некоторыми другими явлениями. При повторном введении белка  через 15-20 дней может наступить даже смерть при параличе дыхания, резком нарушение сердечной деятельности и общих судорогах.

Белки не могут быть заменены какими-либо другими пищевыми веществами, так  как синтез белка в организме  возможен только из аминокислот.

Для того чтобы в организме мог произойти  синтез присущего ему белка, необходимо поступление всех или наиболее важных аминокислот.

Из известных  аминокислот не все имеют одинаковую ценность для организма. Среди них  есть аминокислоты, которые могут  быть заменены другими или синтезированными в организме из других аминокислот; наряду с этим есть и незаменимые аминокислоты, при отсутствии которых или даже одной из них белковый обмен в организме нарушается.

Белки не всегда содержат все аминокислоты: в одних белках содержится большее  количество необходимых организму  аминокислот, в других - незначительное. Разные белки содержат различные  аминокислоты и в разных соотношениях.

Белки, в состав которых входят все необходимые  организму аминокислоты, называются полноценными; белки, не содержащие всех необходимых аминокислот, являются неполноценными белками.

Для человека важно поступление полноценных  белков, так как из них организм может свободно синтезировать свои специфические белки. Однако полноценный  белок может быть заменен двумя  или тремя неполноценными белками, которые, дополняя друг друга, дают в  сумме все необходимые аминокислоты. Следовательно, для нормальной жизнедеятельности  организма необходимо, чтобы в  пище содержались полноценные белки  или набор неполноценных белков, по аминокислотному содержанию равноценных  полноценным белкам.

Поступление полноценных белков с пищей крайне важно для растущего организма, так как в организме ребенка  не только происходит восстановление отмирающих клеток, как у взрослых, но и в большом количестве создаются  новые клетки.

Обычная смешанная пища содержит разнообразные  белки, которые в сумме обеспечивают потребность организма в аминокислотах. Важна не только биологическая ценность поступающих с пищей белков, но и их количество. При недостаточном  количестве белков нормальный рост организма  приостанавливается или задерживается, так как потребности в белке  не покрываются из-за его недостаточного поступления.

К полноценным  белкам относятся преимущественно  белки животного происхождения, кроме желатины, относящейся к  неполноценным белкам. Неполноценные  белки - преимущественно растительного  происхождения. Однако некоторые растения (картофель, бобовые и др.) содержат полноценные белки. Из животных белков особенно большую ценность для организма  представляют белки мяса, яиц, молока и др.