Человеческий организм состоит из огромного разнообразия химических элементов, среди них аминокислоты, белки, жиры и углеводы. Чтобы понять, как протекают некоторые процессы в организме, необходимо разобраться, что такое белки и какова их структура.

Какие вещества называют белками, или протеинами

Протеин, или белок — это одно из важнейших соединений в организме человека, без которого невозможно представить себе процесс пищеварения и жизнедеятельности. Имеет огромное значение для набора мышечной массы,

Что такое белок

Протеины классифицируют по типу происхождения:

  • растительные — усваиваются на 20–40 процентов;
  • животные — процент усвоения от 60 до 90 по причине схожести с человеческими.

Выясняя, какие вещества называются белками или протеинами, следует знать, что между ними практически нет разницы, это схожие элементы, имеющие одну идентичную структуру. Белками являются полимерные молекулы, которые выстроены в цепи повторяющихся мономерных звеньев или же из менее крупных элементов, состоящих из аминокислот. Такие субединицы соединяются пептидной связью в определённой последовательности. Протеины — это простые белки, а сложные носят название протеиды.

Полезная информация! Протеины — это те белки, молекулы которых содержат в себе лишь белковые составляющие. При полном гидролизе протеинов образуются аминокислоты.

Строение белков, их функции, свойства, химический состав

Сложные белки

Белки относятся к классу высокомолекулярных органических веществ. Они состоят из аминокислот и составляют половину от сухой массы всех живых организмов. Состав и строение белков, как было сказано выше, связано с аминокислотами, с их аминогруппой и кислотной карбоксильной группой. При их взаимодействии образуется пептидная связь. Именно поэтому белки иногда могут называть полипептидами. Строение включает в себя несколько белковых структур.

Структуры:

  • первичная — аминокислотная цепочка с сильной ковалентной связью. Чередуя каждые 20 аминокислот в разном порядке, можно сформировать множество разных белков. Функции и строение изменятся, если поменять хоть одну аминокислоту. По этой причине первичная структура является наиболее важной;
  • вторичная — спиралевидная структура с более слабыми водородными связями;
  • третичная — шаровидная форма (глобула), тут есть 4 вида связей — слабые ионные, гидрофобные и водородные, одна сильная — дисульфидная.
  • четвертичная есть не во всех белках, заключает в себе несколько глобул с теми же связями, что и третичная структура. Пример таких белков — гемоглобин.

Количество белка в организме

Из чего состоят белки:

  • углерод — 50 процентов;
  • кислород — 22 процента;
  • азот — 16 процентов;
  • водород — 7 процентов;
  • сера — 0,4-2,5 процента.

Химический состав белков включает также фосфор, железо, йод, медь, макровещества и микровещества. Помимо этого, процентное соотношение показателей может варьироваться в различных белках. Постоянством отличается лишь показатель азота — практически всегда в районе 16 процентов.

Строение белков, их функции, свойства, химический состав

Белки относятся к классу высокомолекулярных органических веществ. Они состоят из аминокислот и составляют половину от сухой массы всех живых организмов. Состав и строение белков, как было сказано выше, связано с аминокислотами, с их аминогруппой и кислотной карбоксильной группой. При их взаимодействии образуется пептидная связь. Именно поэтому белки иногда могут называть полипептидами. Строение включает в себя несколько белковых структур.

Структуры:

  • первичная — аминокислотная цепочка с сильной ковалентной связью. Чередуя каждые 20 аминокислот в разном порядке, можно сформировать множество разных белков. Функции и строение изменятся, если поменять хоть одну аминокислоту. По этой причине первичная структура является наиболее важной;
  • вторичная — спиралевидная структура с более слабыми водородными связями;
  • третичная — шаровидная форма (глобула), тут есть 4 вида связей — слабые ионные, гидрофобные и водородные, одна сильная — дисульфидная.
  • четвертичная есть не во всех белках, заключает в себе несколько глобул с теми же связями, что и третичная структура. Пример таких белков — гемоглобин.

Количество белка в организме

Из чего состоят белки:

  • углерод — 50 процентов;
  • кислород — 22 процента;
  • азот — 16 процентов;
  • водород — 7 процентов;
  • сера — 0,4-2,5 процента.

Химический состав белков включает также фосфор, железо, йод, медь, макровещества и микровещества. Помимо этого, процентное соотношение показателей может варьироваться в различных белках. Постоянством отличается лишь показатель азота — практически всегда в районе 16 процентов.

Полезная информация! Название «белок» происходит от их свойства при нагревании становиться белыми. Общая формула белков характеризуется общей формулой аминокислот, входящих в их состав и выглядит так: [H₂N-RCOO-NH-R’COO-NH-].

Функции:

  • ферментативная или же каталитическая. Характеризуется комплементарностью и специфичностью, белки-ферменты повышают скорость течения химических реакций;
  • защитная — поддержка иммунитета, антитела сражаются с возбудителями болезней;
  • строительная или же структурная — клетка, как основная структурная единица, состоит (помимо воды) из белка.

Физические свойства белков:

  • глобулярные (растворимость). Растворяясь в воде, образуют коллоидные растворы (казеин, альбумин и другие);
  • фибриллярные — нерастворимы в воде (кератин, коллаген).

Такая характеристика белков, как гидратация также имеет большое значение и представляет собой связывание воды. Данный процесс определяется набуханием белков, они увеличиваются в размере и массе. Отмечается частичное растворение элементов. Ещё одним физико-химическим свойством является ионизация. Ионизация молекул качественно схожа с ионизацией аминокислот. Но в количественном отношении у белков есть большее количество групп, способных к ионизации. В аспекте ионизации необходимо взять в работу и такое понятие, как изоэлектрическая точка. Краткое определение данного понятия звучит примерно так — кислотность среды (Ph). Эта точка показывает значение, при котором молекула переходит в электронейтральный статус.

У белков есть еще роль буферной системы. Альбумин представляет собой роль буфера, так как обладает амфотерными свойствами. Вклад альбуминов в буферизацию плазмы крови составляет приблизительно 5 процентов.

Интересно знать! Коллаген при взаимодействии с водой обладают высокой вязкостью. При нагревании соединения сворачиваются, поэтому не имеют температуры кипения и плавления.

Также полезно знать, какие бывают белки:

  • пепсин. Присутствует в составе желудочного сока, может запустить процесс разрушения других элементов в ходе пищеварения;
  • интерферон активно применяется при лечении гриппа и насморка, так как способен устранять вредоносные элементы, вызывающие эти болезни.

В состав белков входят остатки различных аминокислот. Обширный надмолекулярный белковый комплекс представляет собой самоорганизующуюся систему. Роль и биологическая ценность таких соединений жизненно важны. Значительную работу белок выполняет при построении клеток тканей различных органов. Важную роль выполняет и при образовании природных ферментов, большей части гормонов, гемоглобина и многих других органических элементов. Следовательно, белки можно назвать одним из незаменимых материалов организма. Они защищают его от вредоносных инфекций, помогают при усвоении витаминов, минеральных веществ.

Схема переваривания в желудочно-кишечном тракте

В ходе переваривания происходит гидролиз пищевых белков до свободных аминокислот. Расщепление до аминокислот начинается в желудке, затем продолжается в двенадцатиперстной кишке. Финальная стадия происходит в тонком кишечнике. В некоторых случаях процесс распада и переформирования в аминокислоты может проходить и в толстом кишечнике под влиянием микрофлоры. В тонком кишечнике процесс переваривания проходит под влиянием ферментов пептидгидролаз.

Белки, жиры и углеводы

Схема переваривания в желудочно-кишечном тракте

В ходе переваривания происходит гидролиз пищевых белков до свободных аминокислот. Расщепление до аминокислот начинается в желудке, затем продолжается в двенадцатиперстной кишке. Финальная стадия происходит в тонком кишечнике. В некоторых случаях процесс распада и переформирования в аминокислоты может проходить и в толстом кишечнике под влиянием микрофлоры. В тонком кишечнике процесс переваривания проходит под влиянием ферментов пептидгидролаз.

Внимание! Согласно изучениям биохимиков, альтернативным названием пептидгидролаз является пептидаз. И основные пептидазы синтезируются в клетках самого желудка, поджелудочной железы и кишечника.

В желудке белки, которые были  получены с продуктами, денатурируются и гидролизуются, впоследствии образуя  олигопептиды.  В кишечнике панкреатические пептидгидролазы продолжают процесс гидролиза полученных олигопептидов, образуются дипептиды и трипептиды, свободные кислоты. Короткие пептиды распадаются до свободных аминокислот в клетках кишечного эпителия и в пристеночном слое, после чего происходит процесс всасывания.

Колориметрический метод определения концентрации

Белки и углеводы

В ходе изучения истории открытия белков, их влияния на процессы жизнедеятельности, а также их определения в лекарственных средствах и применения их при различных заболеваниях, было разработано несколько научно-исследовательских методов. Для определения количества белка используют колориметрические и спектрофотометрические методы, которые могут определить химические микроэлементы по содержанию общего азота в лекарственных препаратах.

Функции белков

Перед началом колориметрического исследования конструируют калибровочный график с использованием стандартного шаблона белка (аминокислоты тирозина, бычий сывороточный альбумин, сывороточный альбумин человека). Хоть он и не является элементарным способом исследований, но очень полезен при выявлении точных показателей.

Виды:

  • определение с биуретовым реактивом. Этот метод базируется на образовании комплекса двухвалентной меди с пептидными связями молекулы белка в щелочной среде фиолетового цвета;
  • микроопределение с реактивом Бенедикта. Принцип данного исследования схож с методом, предполагающим использование биуретового реактива;
  • определение органических соединений по методу Лоури. Наиболее распространённый метод с применением реактива Фолина;
  • определение органических соединений по методу Лоури в версии Сяткина. Проводится такая презентация для того, чтобы определить элементное содержание белка в медикаментах с повышенным содержанием липопроетидов и гликопротеидов.

Колориметрический метод определения концентрации

В ходе изучения истории открытия белков, их влияния на процессы жизнедеятельности, а также их определения в лекарственных средствах и применения их при различных заболеваниях, было разработано несколько научно-исследовательских методов. Для определения количества белка используют колориметрические и спектрофотометрические методы, которые могут определить химические микроэлементы по содержанию общего азота в лекарственных препаратах.

Функции белков

Перед началом колориметрического исследования конструируют калибровочный график с использованием стандартного шаблона белка (аминокислоты тирозина, бычий сывороточный альбумин, сывороточный альбумин человека). Хоть он и не является элементарным способом исследований, но очень полезен при выявлении точных показателей.

Виды:

  • определение с биуретовым реактивом. Этот метод базируется на образовании комплекса двухвалентной меди с пептидными связями молекулы белка в щелочной среде фиолетового цвета;
  • микроопределение с реактивом Бенедикта. Принцип данного исследования схож с методом, предполагающим использование биуретового реактива;
  • определение органических соединений по методу Лоури. Наиболее распространённый метод с применением реактива Фолина;
  • определение органических соединений по методу Лоури в версии Сяткина. Проводится такая презентация для того, чтобы определить элементное содержание белка в медикаментах с повышенным содержанием липопроетидов и гликопротеидов.

Интересно знать! При определении белка в лабораторных пробах используют условия проведения реакций и измерения поглощения растворов, идентичные тем, что применяются при построении калибровочного графика.

Разрушение природной структуры белка

Разрушение природной структуры белка называют денатурацией. В процессе денатурации происходит изменение нативной конформации белковой молекулы под действием различных факторов (в большинстве случаев дестабилизирующих). Потеря природных и нативных свойств сопровождается разрушением четвертичной, третичной и даже иногда вторичной белковой структуры.

Белки являются одними из основных высокомолекулярных органических веществ. Они выполняют целый ряд важнейших функций в организме. Всем худеющим надо знать, что при сбрасывании лишних килограммов следует быть крайне осторожным с содержанием белка в рационе. Обычно спортсмены используют диеты с комбинированием продуктов, содержащих количество протеинов, а также используют различные добавки. Составлять такое меню стоит всё же совместно с профессиональными тренерами и диетологами.