Какова роль белков в жизнедеятельности человека: Ошибка 403 — доступ запрещён

62. Роль белков, жиров, углеводов в питании.

БЕЛКИ
имеют исключительное значение в
жизнедеятельности организма. Без них
невозможны жизнь, рост и развитие
организма. Это пластический материал
для формирования клеток и межклеточного
вещества. Белки входят в состав гормонов,
иммунных тел, ферментов. Они участвуют
в обмене витаминов, минеральных веществ,
в доставке кровью кислорода, липидов,
углеводов, вита­минов, гормонов,
лекарственных веществ. Наиболее ранним
проявлением белковой недостаточности
является снижение защитных свойств
организма по отношению к действию
неблагоприятных факторов окружающей
среды. При недостатке белков нарушаются
процессы пищеварения, кроветворения,
деятельность эндокринных желез, нервной
системы, тормозятся рост и развитие
организма, уменьшается масса мышц,
печени, возникают трофические нарушения
кожных покровов, волос, ногтей.
Недостаточность белков ослабляет
умственную деятельность и снижает
работоспособность человека. Она может
развиться не только в результате
недостаточного поступления белков с
пищей, но и вследствие нарушения принципов
сбалансированного питания, при
возникновении различных заболеваний,
когда нарушается переваривание и
всасывание белков и аминокислот.
Избыточное поступление белков в организм
вызывает усиленную работу пищеварительного
аппарата, образование в кишках продуктов
их распада и неполного расщепления, что
может привести к интоксикации и увеличению
нагрузки на печень, почки, к нарушению
функции головного мозга. Вся совокупность
обмена веществ в организме (дыхание,
пищеварение, выделение) обеспечивается
деятельностью ферментов, которые
являются белками. Энергетическое
значение заключается в обеспечении
организма энергией, образующейся при
расщеплении белков. Белки в организме
не депонируются, т. е. не откладываются
в запас, поэтому при поступлении с пищей
значительного количества белка только
часть его расходуется на пластические
цели, большая же часть — на энергетические
цели.

Распад
белка в организме протекает непрерывно.
Степень распада белка обусловлена
характером питания. Минимальные затраты
белка в условиях белкового голодания
наблюдаются при питании углеводами.
Углеводы при этом выполняют сберегающую
белки роль. Гормоны коры надпочечников
— глюкокортикоиды (гидрокортизон,
кортикостерон) усиливают распад белков
в тканях, особенно в мышечной и лимфоидной.
В печени же глюкокортикоиды, наоборот,
стимулируют синтез белка.

ЖИРЫ
снабжают организм энергией, жирными
кислотами, фосфолипидами, стеринами.
Недостаточное поступление их в организм
может привести к нарушению функции
центральной нервной системы, заболеванию
кожи, почек, органа зрения, снижению
сопротивляемости организма. Пластическая
роль липидов состоит в том, что они
входят в состав клеточных мембран и в
значительной мере определяют их свойства.
Велика энергетическая роль жиров. Их
теплотворная способность более чем в
два раза превышает таковую углеводов
или белков.

Процесс
образования, отложения и мобилизации
из депо жира регулируется нервной и
эндокринной системами, а также тканевыми
механизмами и тесно связаны с углеводным
обменом. Ряд гормонов оказывает выраженное
влияние на жировой обмен. Сильным
жиромобилизирующим действием обладают
гормоны мозгового слоя надпочечников
— адреналин и норадреналин, поэтому
длительная адреналинемия сопровождается
уменьшением жирового депо. Соматотропный
гормон гипофиза также обладает
жиромобилизирующим действием. Аналогично
действует тироксин — гормон щитовидной
железы, поэтому гиперфункция щитовидной
железы сопровождается похуданием.

Наоборот,
тормозят мобилизацию жира глюкокортикоиды
— гормоны коркового слоя надпочечника,
вероятно, вследствие того, что они
несколько повышают уровень глюкозы в
крови.

УГЛЕВОДЫ.
Являются основным источником энергии.
Они необходимы для обеспечения обмена
веществ. Углеводы выполняют и пластическую
роль, так как входят в состав клеток и
тканей, стимулируют усвоение белков,
способствуют нормальной деятельности
печени, мышц, нервной системы, сердца и
других органов.

Глюкоза
крови является непосредственным
источником энергии в организме. Особенно
чувствительной к понижению уровня
глюкозы в крови (гипогликемия) является
ЦНС.

Глюкоза,
поступающая в кровь из кишечника,
транспортируется в печень, где из нее
синтезируется гликоген. Если же в
пищеварительный тракт поступает большое
количество легко расщепляющихся и
быстро всасывающихся углеводов,
содержание глюкозы в крови быстро
увеличивается. При полном отсутствии
углеводов в пище они образуются в
организме из продуктов распада жиров
и белков.

Выраженным
влиянием на углеводный обмен обладает
инсулин — гормон, вырабатываемый
β-клетками островковой ткани поджелудочной
железы. При введении инсулина уровень
глюкозы в крови снижается. Это происходит
за счет усиления инсулином синтеза
гликогена в печени и мышцах и повышения
потребления глюкозы тканями организма.
Инсулин является единственным гормоном,
понижающим уровень глюкозы в крови.
Увеличение уровня глюкозы в крови
возникает при действии нескольких
гормонов. Это глюкагон, продуцируемый
альфа-клетками островковой ткани
поджелудочной железы; адреналин —
гормон мозгового слоя надпочечников;
глюкокортикоиды — гормоны коркового
слоя надпочечника; соматотропный гормон
гипофиза; тироксин и трийодтиронин —
гормоны щитовидной железы.

1.3 Физиологическая роль белков, жиров и углеводов у людей умственного труда.

Современная
наука достигла определенных успехов в
изучении вопросов рационального питания.
Хорошо известно, что его основу составляют
получаемые с пищей белки, жиры, углеводы,
а также витамины и минеральные вещества.

Белки, или
протеины, имеют наибольшее значение
для жизнедеятельности организма. Они
являются структурной основой всех
клеток тела, обеспечивают их деятельность.
Белки выполняют разнообразные функции,
такие как, каталитическая, структурная,
регуляторная, сигнальная, транспортная,
запасная (резервная), рецепторная,
моторная (двигательная). Белки в организме
человека образуются из пищевых белков,
которые в результате переваривания
расщепляются до аминокислот, всасываются
в кровь и используются клетками.
Существует 20 аминокислот, которые
делятся на заменимые (они синтезируются
в организме) и незаменимые, которые
поступают с продуктами питания. К
незаменимым аминокислотам относятся
валин, изолейцин, лейцин, треонин,
метионин, лизин, фенилаланин, триптофан,
аргинин, гистидин, особо важными признаны
метионин, лизин и триптофан. Они содержатся
преимущественно в продуктах животного
происхождения. Особенно необходим для
умственной деятельности метионин.
Наибольшее содержание его в твороге,
яйцах, сыре, мясе.

Средняя потребность
организма в белках составляет 1—1,3 г на
килограмм массы тела. В суточный рацион
людей умственного труда следует включать
белки как животного, так и растительного
происхождения. Соотношение их составляет
45:55. Из растительных наибольшей ценностью
и биологической активностью обладают
белки сои, картофеля, овсянки, гречневой
крупы, фасоли, риса.

Жиры— наиболее
концентрированный источник энергии.
Вместе с тем в организме они выполняют
и другие важные функции: совместно с
белками образуют структурную основу
клеток, защищают организм от переохлаждения,
служат естественными источниками
витаминов А, Е, Д. Поэтому жиры и особенно
их основной компонент—жирные
кислоты—являются незаменимой составной
частью пищи. Жирные кислоты подразделяются
на насыщенные и ненасыщенные. Одни из
самых ценных в биологическом отношении
среди ненасыщенных жирных кислот—арахидоновая
и линолевая. Они укрепляют стенки
кровеносных сосудов, нормализуют обмен
веществ, противодействуют развитию
атеросклероза. Соотношение животных и
растительных жиров составляет 70:30.

Арахидоновая
кислота содержится только в животных
жирах (свином сале-—2%, сливочном
масле—0,2%). Богато этим продуктом и
парное молоко.

Линолевая кислота
находится преимущественно в растительных
маслах. Из общего количества жиров,
входящих в пищу, рекомендуется потреблять
30—40 % растительных. Потребность организма
в жирах составляет примерно 1—1,2 г на
килограмм массы. Избыток жиров ведет к
появлению излишней массы тела, отложению
жировой клетчатки, нарушению обмена
веществ.

Углеводы, обширная
группа органических соединений, входящих
в состав всех живых организмов. Углеводы
считаются основным источником снабжения
организма энергией. Кроме того, они
необходимы для нормального функционирования
нервной системы, главным образом
головного мозга. Доказано, что при
интенсивной умственной деятельности
расходы углеводов повышаются. Углеводы
также играют важную роль в обмене белков,
окислении жиров, но их избыток в организме
создает жировые отложения.

Углеводы поступают
с пищей в виде моносахаридов (фруктозы,
галактозы), дисахаридов (сахарозы,
лактозы) и полисахаридов (крахмала,
клетчатки, гликогена, пектина), превращаясь
в результате биохимических реакций в
глюкозу. Потребность организма в
углеводах составляет примерно 1 г на
килограмм массы. Излишнее употребление
углеводов, особенно сахара, чрезвычайно
вредно.

Главными источниками
углеводов из пищи являются: хлеб,
картофель, макароны, крупы, сладости.
Чистым углеводом является сахар. Мёд,
в зависимости от своего происхождения,
содержит 70—80 % глюкозы и фруктозы. Помимо
того, употребление углеводов в виде
рафинированного сахара, конфет
способствует развитию кариеса зубов.
Поэтому рекомендуется в качестве
источников углеводов больше использовать
продукты, содержащие полисахариды
(каши, картофель), фрукты и ягоды.

Средняя суточная
потребность человека в углеводах
составляет 4—5 г на килограмм массы.
Углеводы в виде сахарного песка, меда,
варенья рекомендуется вводить 35%, а
остальное количество желательно
восполнять за счет хлеба, картофеля,
круп, яблок и т. д.
http://www.ref.by/refs/89/20072/1.html

Белок: Использование, источники и потребности

Белок является макроэлементом. Это одно из трех питательных веществ, содержащихся в пище, в которых организм нуждается в больших количествах. Он необходим для поддержания и построения тканей и мышц тела.

Белки состоят из небольших соединений, называемых аминокислотами. В природе существуют сотни аминокислот, но человеческий организм использует только 22 из них.

Организм может производить все необходимые аминокислоты, кроме девяти. Эти девять называются незаменимыми аминокислотами. Они должны поступать с пищей.

Все продукты содержат различные комбинации аминокислот. В целом животные белки, такие как мясо, молочные продукты и яйца, содержат все незаменимые аминокислоты.

Растительные белки из таких продуктов, как бобы, злаки, орехи и соя, богаты некоторыми аминокислотами, но могут не содержать других. Хорошо сбалансированная диета с разнообразными продуктами может обеспечить достаточное количество белка для нужд организма.

Краткие факты о белке:

Вот некоторые ключевые моменты о белке. Подробнее в основной статье.

• Белок важен для роста и восстановления клеток организма.
• Пищевые источники белка включают мясо, рыбу, молочные продукты, чечевицу, бобы и тофу.
• Недостаток белка может привести к замедлению роста и ослаблению иммунной системы.
• Избыток белка может привести к увеличению веса и проблемам с печенью.

Было ли это полезно?

Белок является основным строительным элементом человеческого тела. Он строит и поддерживает ткани.

В периоды роста, такие как младенчество, детство и беременность, организму требуется больше белка.

Потребность в белке также увеличивается у людей, которые:

• имеют травмы
• перенесли операцию
• постоянно разрушают мышцы во время упражнений могут быть поглощены и использованы, но нет никаких доказательств, подтверждающих эту теорию.

  Тем не менее, многим людям может быть полезно удовлетворить свои потребности в белке и улучшить свою энергию и уровень сахара в крови, распределяя потребление белка в течение дня.

  Разнообразие распространенных моделей питания, которые могут помочь людям достичь минимального уровня белка.

  Режим питания 1

  Первый состоит в том, чтобы съедать небольшое количество белка на завтрак, умеренное количество на обед и большое количество на ужин.

  В обычный день человек может съесть:

  • 10 г белка или менее на завтрак, например, в овсянке, орехах и ягодах
  • 25 г на обед, например, в бутерброде с индейкой с сыром
  • 5 г в закусках, например, в батончиках мюсли
  • 40 г на ужин, с курицей или говядиной и гарнирами

  В этот день вы получите около 80 г белка.

  Схема питания 2

  Еще одна распространенная схема – потребление умеренного количества белка во время всех приемов пищи, завтрака, обеда, ужина и перекусов.

  В обычный день человек может съесть:

  • 20 г белка на завтрак, например, вегетарианский омлет из 2 яиц с гарниром из фасоли
  • 15 г творога и фруктов на утренний перекус
  • 25 г на обед, например, в салате с филе рыбы сверху
  • 15 г в богатой белком закуске, такой как протеиновый коктейль
  • 10 г на ужин, в чечевичном супе или постном блюде

  Это также обеспечит примерно 80 граммов белка.

  Люди могут стремиться к потреблению определенного количества белка, чтобы максимально использовать белок, наращивать мышечную массу и восстанавливаться каждый раз, когда они едят.

  По данным Института медицины (IOM), рекомендуемая норма потребления белка (RDA) составляет 0,8 г на килограмм (кг) массы тела в день. RDA — это минимальное количество белка, необходимое для удовлетворения пищевых потребностей, а не максимальное.

  Однако это количество зависит от размера тела человека и его активности. Мужчина ростом 6 футов и весом 250 фунтов, который занимается силовыми тренировками пять раз в неделю, может поглощать и использовать больше белка, чем женщина ростом 5 футов, которая мало тренируется.

  • Спортсменам, занимающимся выносливостью, может потребоваться от 1,0 до 1,6 г на кг массы тела в зависимости от интенсивности упражнений.
  • Рекомендации для силовых тренировок или спортсменов, занимающихся тяжелой атлетикой, варьируются от 1,6 до 2,0 г на кг массы тела.

  МОМ предполагает, что от 10 до 35 процентов калорий должны поступать из белка каждый день.

  Точно неясно, как это повлияет на человека, если он потребляет больше, поскольку влияние на долгосрочное здоровье и риск заболевания зависит от типа белка.

  Если человек не потребляет достаточного количества белка, у него могут возникнуть:

  • отсутствие роста
  • потеря мышечной массы
  • снижение иммунитета
  • ослабление сердца
  • проблемы с дыханием

  90 002 Дефицит белка может привести к летальному исходу . В развивающихся странах у некоторых людей развивается квашиоркор в результате дефицита белка. Это тип недоедания, и это распространено во время голода.

  Ранние признаки включают отек ног и, возможно, лица из-за отека или скопления жидкости под кожей. Другими симптомами являются большой живот, усталость, сухие ломкие волосы и потрескавшиеся ногти. Человек будет более подвержен инфекциям.

  В развитых странах наиболее подвержены риску дефицита белка люди, которые неправильно питаются, например, из-за плохо организованной диеты для похудения, расстройства пищевого поведения или неспособности самостоятельно готовить пищу, например, в старший возраст.

  Большинство американцев не испытывают недостатка в белке.

  По данным Министерства сельского хозяйства США (USDA), в обычных продуктах питания содержится следующее количество белка:

  Поделиться на PinterestФасоль и чечевица — хороший источник белка для вегетарианцев и веганов.

  • 3 унции куриного фарша содержат 20 г
  • 3 унции говяжьего фарша содержат 21 г
  • 1 чашка молока содержит 9 г
  • 1 яйцо содержит 6 г
  • 1 чашка черных бобов содержит 15 г
  • 2 столовые ложки арахисового масла содержат 8 г
  • Половина блока тофу содержит 18 г

  Некоторые хорошие источники белка, например, жареный стейк, также могут содержать высокие уровни белка. жира и натрия. Другие источники, такие как лосось, содержат меньше насыщенных жиров и натрия.

  Фасоль, нут, чечевица, тофу и нежирные молочные продукты также являются хорошими источниками белка, а также многих других полезных для здоровья питательных веществ, таких как антиоксиданты и клетчатка.

  Диета, которая хотя бы иногда использует их вместо мяса, особенно красного мяса, с меньшей вероятностью приведет к увеличению веса и другим проблемам со здоровьем.

  Одно исследование показало, что у женщин, которые потребляли большое количество белка в основном из растительных источников, риск сердечных заболеваний был на 30 процентов ниже, по сравнению с женщинами, которые потребляли больше белка и меньше углеводов, но в основном из животных источников.

  Имеются данные о том, что дополнительный белок в рационе может способствовать некоторым факторам, способствующим снижению или контролю веса, особенно у людей с ожирением.

  Однако исследователи еще не доказали, что потребление дополнительного белка приведет к потере веса для большинства людей.

  В 2015 году ученые пришли к выводу:

  «Хотя большее чувство сытости, потеря веса, потеря жировой массы и/или сохранение мышечной массы часто наблюдаются при повышенном потреблении белка в исследованиях с контролируемым диеты у взрослых, живущих на свободе, затрудняет подтверждение устойчивого эффекта белка в долгосрочной перспективе».

  В 2016 году были опубликованы результаты исследования с участием 40 молодых людей, которые в течение месяца выполняли «тяжелые упражнения», при этом потребляя на 40 процентов меньше энергии, чем обычно требуется для этой деятельности. У некоторых также было более высокое потребление белка, чем обычно рекомендуется.

  Те, кто придерживался диеты с высоким содержанием белка, потеряли больше веса и больше жира, чем те, кто придерживался диеты с низким содержанием белка.

  Однако исследователи предупреждают, что этот тип диеты подходит не всем. Условия были необычными, и молодые люди находились под присмотром и наблюдением на протяжении всей этой «жесткой» программы.

  В 2016 году одно небольшое исследование показало, что женщины, которые придерживались диеты с высоким содержанием белка, чтобы похудеть, не получали преимуществ от лучшего контроля инсулина, который обычно сопровождает потерю веса. Участники страдали ожирением и находились в постменопаузе.

  Проблемы, связанные с диетой с высоким содержанием белка для снижения веса, включают:

  • набор веса после снижения потребления белка
  • упущение ценных антиоксидантов, фитохимических веществ и клетчатки, содержащихся в растениях
  • более высокая стоимость, связанная с диетой с высоким содержанием белка, что может сделать диету неустойчивой для многих людей.

  Любой, кто подумывает о диете с высоким содержанием белка, должен сначала поговорить с врачом.

  Большинство исследований подтверждают потребление до 2 г на кг массы тела без каких-либо отрицательных или побочных эффектов.

  Потребление более 2,5 г белка на кг массы тела (например, более 225 г белка для человека весом 200 фунтов) может увеличить риск:

• дефицит клетчатки, витаминов, минералов и антиоксидантов, обнаруженных в растениях
• выделение большего количества кальция с мочой

Употребление более 200–400 г белка в день может затруднить преобразование избытка азота в отходы, называемое мочевиной. Это может привести к тошноте, диарее и другим неблагоприятным побочным эффектам.

Некоторые эксперты предупредили, что с нынешним повальным увлечением диетами с высоким содержанием белка, включая протеиновые коктейли, люди могут потреблять больше белка, чем полезно для здоровья.

Хотя белковые добавки могут помочь тем, у кого потребность в белке высока, достичь своих целей, обычно лучше всего получать большую часть белка из хорошо сбалансированной диеты, состоящей из цельных продуктов.

Врач-диетолог может помочь вам определить правильный режим питания, выбор белка и общий подход к питанию, чтобы чувствовать себя хорошо и энергично, одновременно удовлетворяя свои потребности в белке.

7.5 – Функции белков в организме – Питание 100 пищевых продуктов для здорового образа жизни

Учебная цель

• Перечислите функции белка в организме.

Белки являются «рабочими лошадками» организма и участвуют во многих функциях организма. Как вы помните, белки бывают всех размеров и форм, и каждый из них специально структурирован для выполнения своей конкретной функции.

Рисунок 7.5.1 Белки бывают всех размеров и форм.

Структура и движение

В организме человека обнаружено более ста различных структурных белков, но самым распространенным на сегодняшний день является коллаген, составляющий около 6 процентов от общей массы тела. Коллаген составляет 30 процентов костной ткани и содержит большое количество сухожилий, связок, хрящей, кожи и мышц. Коллаген представляет собой прочный волокнистый белок, состоящий в основном из аминокислот глицина и пролина. В его четвертичной структуре три нити белка переплетаются друг с другом, как веревка, а затем эти нити коллагена накладываются друг на друга. Эта высокоупорядоченная структура даже прочнее, чем стальные волокна того же размера. Коллаген делает кости крепкими, но гибкими. Коллагеновые волокна в коже придают ей структуру, а сопутствующие эластин белковые фибриллы делают его гибким. Сожмите кожу на руке, а затем отпустите; Белки коллагена и эластина в коже позволяют ей вернуться к своей первоначальной форме. Клетки гладкой мускулатуры, которые секретируют белки коллагена и эластина, окружают кровеносные сосуды, придавая сосудам структуру и способность растягиваться после того, как по ним прокачивается кровь. Другой прочный волокнистый белок — это кератин , из которого состоят кожа, волосы и ногти.

Рисунок 7.5.2 Молекула коллагена
© Nevit Dilmen, CC BY-SA 3.0,

Плотно упакованные коллагеновые фибриллы в сухожилиях и связках обеспечивают механические движения костей и мышц, а способность этих тканей пружинить после движения прекращается. полный. Двигайте пальцами и следите за синхронностью движений костяшек пальцев. Чтобы двигаться, мышцы должны сокращаться. Сократительные части мышц представлены белками актином и миозином . Когда эти белки стимулируются нервным импульсом, они скользят друг по другу, вызывая укорочение мышечной клетки. При стимуляции несколько мышечных клеток сокращаются одновременно, что приводит к сокращению мышц.

Ферменты

Хотя белки в наибольшем количестве содержатся в соединительных тканях, таких как кости, их наиболее необычной функцией являются ферменты. Ферменты – это белки, которые проводят определенные химические реакции. Работа фермента состоит в том, чтобы обеспечить место для химической реакции и снизить количество энергии и время, необходимое для этой химической реакции (это известно как «катализ»). В среднем каждую секунду в клетках происходит более ста химических реакций, и для большинства из них требуются ферменты. Одна только печень содержит более тысячи ферментных систем. Ферменты специфичны и будут использовать только определенные субстраты, которые соответствуют их активному центру, подобно тому, как замок можно открыть только с помощью определенного ключа. Почти каждая химическая реакция требует определенного фермента. К счастью, фермент может выполнять свою роль катализатора снова и снова, хотя в конечном итоге он разрушается и восстанавливается. Все функции организма, включая расщепление питательных веществ в желудке и тонком кишечнике, преобразование питательных веществ в молекулы, которые клетка может использовать, и построение всех макромолекул, включая сам белок, включают ферменты.

Рисунок 7.5.3. Ферменты – это белки. Работа фермента состоит в том, чтобы предоставить веществам место для химической реакции и образования продукта, а также уменьшить количество энергии и время, необходимое для этого.

Видео 7.5.2: Фермент

Посмотрите эту анимацию работы фермента.

Гормоны

Белки отвечают за синтез гормонов. Напомним, что гормоны — это химические мессенджеры, вырабатываемые эндокринными железами. Когда эндокринная железа стимулируется, она выделяет гормон. Затем гормон транспортируется кровью к клетке-мишени, где он передает сообщение, чтобы инициировать специфическую реакцию или клеточный процесс. Например, после еды уровень глюкозы в крови повышается. В ответ на повышение уровня глюкозы в крови поджелудочная железа выделяет гормон инсулин. Инсулин сообщает клеткам организма, что глюкоза доступна, и что они могут брать ее из крови и хранить или использовать для производства энергии или построения макромолекул. Основная функция гормонов — включать и выключать ферменты, поэтому некоторые белки могут даже регулировать действие других белков. Хотя не все гормоны состоят из белков, многие из них.

Жидкость и кислотно-щелочной баланс

Надлежащее потребление белка позволяет основным биологическим процессам в организме поддерживать статус-кво в меняющейся окружающей среде. Баланс жидкости относится к поддержанию распределения воды в организме. Если слишком много воды из крови внезапно перемещается в ткани, это приводит к отеку и, возможно, к гибели клеток. Вода всегда течет из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. В результате вода движется к областям с более высокой концентрацией других растворенных веществ, таких как белки и глюкоза. Чтобы вода равномерно распределялась между кровью и клетками, в крови постоянно циркулируют белки в высоких концентрациях. Наиболее распространенным белком в крови является белок в форме бабочки, известный как альбумин. Присутствие альбумина в крови делает концентрацию белка в крови близкой к таковой в клетках. Таким образом, обмен жидкости между кровью и клетками сводится к минимуму, чтобы сохранить статус-кво.

Рис. 7.5.4 Белок в форме бабочки, альбумин, выполняет множество функций в организме, включая поддержание водного и кислотно-щелочного баланса и транспортировку молекул. Мультяшное изображение молекулярной структуры белка, зарегистрированного с кодом 1ao6.
Джавахар Сваминатан и сотрудники MSD из Европейского института биоинформатики / Общественное достояние

Белки также необходимы для поддержания надлежащего баланса pH (показатель того, насколько кислым или щелочным является вещество) в крови. pH крови поддерживается между 7,35 и 7,45, что является слегка щелочным. Даже незначительное изменение рН крови может повлиять на функции организма. Напомним, что кислые условия могут вызвать денатурацию белков, что останавливает их функционирование. В организме есть несколько систем, которые удерживают рН крови в пределах нормы, чтобы этого не произошло. Одним из них является циркулирующий альбумин. Альбумин слегка кислый, и поскольку он заряжен отрицательно, он уравновешивает многие положительно заряженные молекулы, такие как протоны водорода (H+), кальций, калий и магний, которые также циркулируют в крови. Альбумин действует как буфер против резких изменений концентрации этих молекул, тем самым уравновешивая рН крови и поддерживая статус-кво. Белок гемоглобин также участвует в кислотно-щелочном балансе, связывая протоны водорода.

Транспорт

Альбумин и гемоглобин также играют роль в молекулярном транспорте. Альбумин химически связывается с гормонами, жирными кислотами, некоторыми витаминами, необходимыми минералами и лекарствами и транспортирует их по кровеносной системе. Каждый красный кровяной тельце содержит миллионы молекул гемоглобина, которые связывают кислород в легких и транспортируют его ко всем тканям организма. Плазматическая мембрана клетки обычно непроницаема для крупных молекул, поэтому для доставки необходимых питательных веществ и молекул в клетку в клеточной мембране существует множество транспортных белков. Некоторые из этих белков являются каналами, которые позволяют определенным молекулам входить и выходить из клеток. Другие работают как такси с односторонним движением, и для их работы требуется энергия (рис. 7.5.1).

Рис. 7.5.5 Молекулы перемещаются в клетки и из них с помощью транспортных белков, которые являются либо каналами, либо переносчиками. Облегченная диффузия в клеточной мембране, демонстрирующая ионные каналы (слева) и белки-переносчики (три справа).
Автор: LadyofHats / Public Domain

Защита

Ранее мы обсуждали, что прочные коллагеновые волокна в коже обеспечивают ее структуру и поддержку. Плотная сеть коллагеновых волокон кожи также служит барьером против вредных веществ. Функции атаки и разрушения иммунной системы зависят от ферментов и антител, которые также являются белками. Фермент под названием лизоцим выделяется со слюной и атакует стенки бактерий, вызывая их разрыв. Определенные белки, циркулирующие в крови, могут быть направлены на создание молекулярного ножа, который пронзает клеточные мембраны чужеродных захватчиков. Антитела, выделяемые белыми кровяными тельцами, исследуют всю систему кровообращения в поисках вредоносных бактерий и вирусов, которые нужно окружить и уничтожить. Антитела также запускают другие факторы иммунной системы для поиска и уничтожения нежелательных злоумышленников.

Рисунок 7.5.6 Иллюстрация, показывающая, как антигены вызывают реакцию иммунной системы, взаимодействуя с антителом, которое соответствует молекулярной структуре антигена.
Автор Fvasconcellos / Public domain

Видео 7.5.3:

В целях доступности для этого видео был создан специальный набор субтитров, который вы можете посмотреть здесь

Посмотрите это, чтобы увидеть, как антитела защищают от иностранные злоумышленники.

Заживление ран и регенерация тканей

Белки участвуют во всех аспектах заживления ран. Например, если вы шили и укололи палец иголкой, ваша кожа покраснела и воспалилась. Через несколько секунд кровотечение остановится. Процесс заживления начинается с белков, которые расширяют кровеносные сосуды в месте повреждения. Дополнительный белок, называемый фибрином, помогает защитить тромбоциты, которые образуют сгусток, чтобы остановить кровотечение. Затем клетки перемещаются и восстанавливают поврежденную ткань, устанавливая новообразованные коллагеновые волокна. Коллагеновые волокна помогают сблизить края раны. В фазе ремоделирования откладывается больше коллагена, образуя рубец. Рубцовая ткань лишь примерно на 80 процентов функционирует так же, как нормальная неповрежденная ткань. Если в рационе недостаточно белка, процесс заживления ран заметно замедляется.

В то время как заживление раны происходит только после получения травмы, в организме происходит другой процесс, называемый регенерацией тканей. Основное различие между заживлением ран и регенерацией тканей заключается в процессе регенерации точной структурной и функциональной копии утраченной ткани. Таким образом, старая, умирающая ткань заменяется не рубцовой, а совершенно новой, полностью функциональной тканью. Некоторые клетки (такие как кожа, волосы, ногти и клетки кишечника) имеют очень высокую скорость регенерации, в то время как другие (такие как клетки сердечной мышцы и нервные клетки) не регенерируют на сколько-нибудь заметном уровне. Регенерация тканей — это создание новых клеток (клеточное деление), для чего требуется множество различных белков, включая ферменты, синтезирующие РНК и белки, транспортные белки, гормоны и коллаген. В волосяном фолликуле клетки делятся, и волос растет в длину. Рост волос составляет в среднем 1 сантиметр в месяц, а ногтей — около 1 сантиметра каждые сто дней. Клетки, выстилающие кишечник, регенерируют каждые три-пять дней. Диета с недостаточным содержанием белка ухудшает регенерацию тканей, вызывая множество проблем со здоровьем, включая нарушение переваривания и всасывания питательных веществ и, что наиболее заметно, рост волос и ногтей.

Производство энергии

Некоторые аминокислоты в белках можно разобрать и использовать для производства энергии. Только около 10 процентов диетических белков ежедневно катаболизируется (расщепляется) для производства клеточной энергии. Печень способна расщеплять аминокислоты до углеродного скелета, который затем можно использовать для получения энергии. Это похоже на то, как глюкоза используется для производства АТФ. Если рацион человека не содержит достаточного количества углеводов и жиров, его организм будет использовать больше аминокислот для производства энергии, что ставит под угрозу синтез новых белков и разрушает мышечные белки. В качестве альтернативы, если рацион человека содержит больше белка, чем необходимо организму, лишние аминокислоты будут расщеплены и преобразованы в жир.

Ключевые выводы

• Различные формы и размеры белков позволяют им выполнять широкий спектр функций, в том числе действовать как ферменты и гормоны и обеспечивать водный и кислотно-щелочной баланс, транспорт, защиту, заживление ран и ткани.