1.1. БЕЛКИ
Современная наука считает, что в Мироздании существует несколько видов жизни. Кремниевая, плазмоидная, углеродная и еще ряд других. Мы относимся к углеродной. Почему? Потому что главным химическим элементом нашей формы жизни является углерод. Человек, как и все живое на планете наполовину состоит из этого универсального элемента. Углерод вступает в химические реакции почти со всеми известными науке химическими элементами. Он образует с ними разнообразные по сложности структуры — от самых простых до невероятно сложных.
Белки это углеродные вещества, состоящие из аминокислот, соединенных в единую цепочку. Они создаются, как правило, из отдельных фрагментов, в среднем участвует 400–500 остатков аминокислот.
Белок — основа жизни на планете, ее основной элемент. Это сложное органическое соединение. Ни одно живое существо без него обойтись не может. Он участвует практически во всех жизненных процессах клеток, в образовании ферментов, гемоглобина, гормонов, а также процессе усвоении углеводов и жиров, витаминов и минеральных веществ. Обмен веществ без белков происходить не может, так же как и энергетические превращения. Он служит материалом для строительства клеток и межклеточного пространства, участвует в обмене сигналами между клетками, запускает биохимические реакции. Из него созданы соединения, которые обеспечивают иммунитет.
Взрослый человек на 60 % состоит из воды, на 19 % из белков, на 15 % из жиров, 5 % в нем минеральных веществ и 1 % углеводов. Расчет произведен для нормального человека без ожирения. Мы — эдакая ходячая емкость с амбициями и самомнением. Большая бульбашка.
В нашем организме более пяти миллионов разнообразных белков. А они в свою очередь состоят из стандартного набора 22 аминокислот, которые соединяются между собой в великом разнообразии. Человеческий организм — сложный агрегат, он может синтезировать 10 из них, наиболее распространенных в пищевых продуктах. Он собирает эти «пазлы» из углеводов и жиров. Но организм не всесилен и остальные аминокислоты синтезировать не может. Они называются незаменимыми и могут поступить в организм только извне — с пищей. В основном они находятся в продуктах животного происхождения.
Белки подразделяются на полноценные и неполноценные. В полноценных имеется восемь незаменимых аминокислот животного происхождения. А неполноценные находятся в растительной пище и они труднее перевариваются. В процессе пищеварения белки подвергаются гидролизу до аминокислот, которые и всасываются в кровь. По сути мы питаемся аминокислотами. Как-то сухо и скучно сказано. Но ведь вкусно!
Белки в организме не накапливаются. При их нехватке возникают нарушения работы всех органов и служб организма и ослабление умственной деятельности. А у детей наблюдается замедление роста и развития, а также снижен порог сопротивляемости к инфекциям. Как источник энергии белки имеют вспомогательное значение, поскольку эту функцию выполняют жиры и углеводы. Интенсивный белковый обмен происходит во время тренировок или физической работе.
Если человек не употребляет белок, то его организм ослаблен. Невольно задумаешься: чего добиваются вегетарианцы и уж тем более — вегетонисты? Недостаток белков в пище вызывает тяжелые заболевания: пеллагру и квашиоркор — вид тяжелой дистрофии. И человек гораздо чаще заболевает даже самыми простыми инфекциями. Кстати, дефицит белка назван основной причиной иммунодефицитного состояния. Вот так вот! СПИДа нет, есть дефицит белка в организме!.. Но предохраняться ты все равно надо. На всякий случай. Хворей, передающихся половым путем, предостаточно…
Белки подразделяются на простые (протеины), и сложные (протеиды).
1. Протеины делятся на следующие группы:
1) Альбумины. Растворимые в воде, а при нагревании сворачиваются. Входят в состав белка яиц, молока, сыворотки крови и семян растений.
2) Глобулины. Нерастворимые в воде. Сворачиваются при нагревании. Входят в состав мышечных волокон, в яйцах, молоке, крови, семенах конопли и горохе.
3) Проламины. Нерастворимые в воде, но растворяются в 60–80 %-ном спирте. Не сворачиваются при кипячении. Находятся в растительных белках пшеницы, кукурузы, ячменя.
4) Протамины. Отлично растворяются в воде, кислотах, щелочах. Не сворачиваются при нагреве. Находятся в сперме и икре рыб.
5) Гистоны. Растворяются в воде и кислотах, но не растворяются в щелочах. Как правило, это белковые составляющие сложных белков. Например, в состав гемоглобина входит глобин и краситель гем.
6) Склеропротеины. Не растворяются в воде, растворах солей, щелочах, легких кислотах и устойчивы к гидролизу. В растениях не встречается. Он входит в состав костей, хрящей, соединительных тканей и кожи. Из него состоят стенки кровеносных сосудов и сухожилия. Он находится в ногтях, шерсти, волосах и коже.
2. Протеиды разделяются на группы:
1) Нуклеопротеиды. Распадаются на простой белок и нуклеиновые кислоты. Растворяются в щелочах и нерастворимы в кислотах. Находятся в протоплазме и клеточных ядрах.
2) Фосфопротеиды. Могут разделиться на простой белок и фосфорную кислоту. Сами по себе слабые кислоты. Сворачиваются при взаимодействии с кислотами. Это молочный казеин и вителлин, который находится в желтке куриного яйца.
3) Гликопротеиды. Разлагаются на простой белок и углевод. Нерастворимые в воде, но растворяются в щелочах. Не сворачиваются при температурном воздействии. Входит в состав слюны.
4) Хромопротеиды. Распадаются на простой белок и красящее вещество.
5) Липопротеиды. Находятся в составе клеток, сыворотке крови, яичном желтке.
Белки состоят из аминокислот, соединенных в строго определенной последовательности. «Команда» аминокислот подбирается в соответствии с определенным генетическим кодом. Они отличаются от углеводов и жиров тем, что содержат азот, а наиболее важные серу. В некоторых имеется фосфор, железо и йод.
Белок растворяется в воде, образуя коллоидные растворы. Пример: пшеничная мука, из которой образуется клейковина. Он легко подвергаются гидролизу, когда происходит разрушение его первичной структуры и образуются аминокислоты. Также его можно денатурировать, при этом первоначальная молекула белка разрушается и возникает другая. Пример: процесс варки куриного яйца.
Что же собой представляет белок, если рассматривать его по простому, «на пальцах»? Представь себе, что 20 аминокислот это своеобразные буквы удивительного алфавита. Из них составляются различной длины и значений «слова». Одну букву переставил — и значение поменялось. А написать таких слов можно неограниченно много.
В каждой человеческой клетке находятся тысячи различных видов белковых молекул. Для каждого вида молекул свойственна строгая определенная последовательность соединений аминокислот. Благодаря этому белки обладают характерными «личностными» свойствами.
Каждый отдельно взятый белок может выполнять ряд функций, поэтому четкой градации не существует. Сейчас мы кратко рассмотрим основные.
Структурная.
Структурные белки клеток, как своеобразный каркас, придают ей форму, не дают расползтись бесформенным пятном. Без них клетка не может делиться. Другие белки являются основой соединительной ткани — хряща, сухожилий, а из еще одного состоят волосы и ногти.
Защитная.
Физическая защита. Яркий пример — белок коллаген, входящий в основу соединительных тканей. Другой белок участвует в свертывании крови.
Химическая защита. Нейтрализация и выведение из организма ядов и токсинов.
Иммунная защита. При возникшей угрозе — попадании в организм патогенных бактерий или вирусов — вырабатывается специальная гвардия для борьбы с иноземцами — антитела. Они подавляют чужеродные белки.
Регуляторная.
Кровь — универсальное транспортное средство в организме человека. Ею переносятся питательные и строительные материалы, отходы производства и регуляторы внутренней жизнедеятельности. Как раз последние — гормоны — отвечают в организме за все: концентрацию в крови и клетках веществ, рост, размножение, заживление ран. Самый «на слуху» — белок инсулин, отвечающий за концентрацию в крови глюкозы. Когда гормон состыковывается с каким-либо рецептором, то запускается в действие запрограммированная реакция.
С помощью специальных белков, которые перемещаются по межклеточному веществу, клетки получают определенные сигналы и взаимодействуют друг с другом. Это белки цитокины, маленькие информационные молекулы. Они отвечают за выживаемость клеток, стимулируют их функциональную активность и программируют клеточную смерть. Кроме этого они же координируют действия иммунной, нервной и эндокринной систем.
Часть процессов в организме регулируется и контролируется специальными белковыми молекулами. Они отвечают за деятельность и активность других белков-регуляторов. При этом они не служат ни строительным материалом, ни становятся источником энергии. Своего рода «полиция в полиции».
Часто регуляторную функцию называют сигнальной.
Рецепторная.
Рецепторы тоже белки. Они находятся как в клеточной мембране, так и в самой цитоплазме. Это большие молекулы. Часть ее принимает сигнал — это может быть свет, химическое или механическое воздействие — а другая производит его передачу дальше.
Транспортная.
У некоторых белков существует узкая специализация. За транспортировку в крови веществ отвечают только они. Например, за доставку жира отвечают липопротеины, кислорода — гемоглобин. Последний при этом назад вхолостую не возвращается, а навьючивается углекислым газом и несет его к легким. Переносят белки вещества и сквозь клеточные мембраны, причем также в обе стороны.
Запасная или резервная.
К резервным белкам можно отнести те, которыми запасается на всякий случай — как источник энергии. Они хранятся в яйцеклетках животных, семенах растений.
Моторная или двигательная.
Отдельная группа белков отвечает в организме за движения. Это и сокращения мышц и движения ресничек, жгутиков и вплоть до перемещения в организме лейкоцитов.
Энергетическая.
Когда в организме заканчиваются энергетические запасы — жиры и углеводы, то в ход идет белок. Окисляются молекулы аминокислот и высвободившаяся энергия идет на потребы жизнедеятельности организма. Хорошо, если при этом используется белок из пищеварительного тракта. При голодании в ход в первую очередь идет мышечная система, затем эпителий и даже внутренние органы.
Строительная.
Основным строительным материалом для наших мышц является белок. Главные из них — миозин и актин, они отвечают за сокращение мускулатуры и придания ей силы. Процесс созидания происходит так. Разложенные до аминокислот белки транспортируются кровью по всему организму и попадают в клетки. Там из аминокислот строятся необходимые самой клетке белки.
Каталитическая.
В любой живой клетке безостановочно происходит множество различных биохимических реакций. Поступившие аминокислоты окисляются, расщепляются и синтезируются в другие необходимые аминокислоты и белки. Для нормального «производственного» процесса существуют биологические катализаторы — ферменты. Это тоже белки. Сейчас их насчитывается больше тысячи. И еще они участвуют в ремонте и синтезе ДНК и РНК.
