Что такое белки, описание, функции, классификация

Белки относятся к основным питательным веществам, они являются наиболее важным строительным элементом всех живых организмов. Иногда используется их другое название – протеин (происходит от греческого языка от слова protos – «во-первых, самое важное»).

Белки включают углерод, кислород, водород, азот и серу. В дополнение к перечисленным элементам некоторые белки также могут содержать: фосфор, железо, цинк, медь, марганец и йод. Некоторые белки растворяются в воде, некоторые в водных растворах кислот, оснований и солей, но ни один не растворяется в органических растворителях (кроме спирта). При более высоких температурах белок усекается, т.е. денатурация (обычно необратимый процесс изменения структуры молекулы белка), например, путем варки яйца. Это может также быть вызвано сильными кислотами и основаниями, солями тяжелых металлов или алкоголем.

белки

Аминокислоты в белке

Основными элементами строительных белков являются аминокислоты, которые в сочетании друг с другом создают многомолекулярные химические соединения со сложной структурой и высокой молекулярной массой, поэтому белки различаются по структуре и свойствам в зависимости от количества аминокислот и их взаимного расположения в молекуле. Комбинации двух или нескольких аминокислотных молекул называются пептидами (из двух аминокислот образуются дипептиды, из трех – трипептиды и т. д.).

Белок состоит из 20 аминокислот, из которых 8 считаются незаменимыми для человеческого организма. 

Незаменимые аминокислоты

Незаменимые аминокислоты, должны поставляться с пищей (они называются незаменимыми, потому что их нельзя заменить другими). К незаменимым аминокислотам относятся:

  • лизин,
  • метионин,
  • треонин,
  • лейцин,
  • изолейцин,
  • валин,
  • триптофан
  • фенилаланин,
  • гистидин, который вырабатывается организмом, но в недостаточном количестве.

Полуэкзогенные аминокислоты

Вторая группа аминокислот – это так называемые полуэкзогенные аминокислоты, которые могут образовываться в организме из экзогенных аминокислот, например:

  • тирозин синтезируется в печени из фенилаланина,
  • цистеин образуется из метионина. 

Эндогенные заменимые аминокислоты

Третья группа включает эндогенные аминокислоты (они не являются необходимыми), которые организм может синтезировать самостоятельно:

  • глицин,
  • аланин,
  • аргинин,
  • аспарагиновая кислота,
  • глутаминовая кислота,
  • пролин,
  • гидроксипролин
  • серин.

Расщепление белка

Белки делятся по основе:

  • химическая структура
  • биологическая функция
  • места возникновения.

По химической структуре белки делятся на:

  • простые
  • сложные 

Простые белки состоят только из аминокислот, в то время как сложные белки, помимо аминокислот, также имеют небелковые соединения, так называемые Простетические группы (остаток фосфорной кислоты, нуклеиновые кислоты, гем, атом тяжелого металла, углеводы, липиды). К ним относятся фосфопротеины, нуклеопротеины, хромопротеины, металлопротеины, гликопротеины и липопротеины.

Функции белков

По функциям отдельных белков их можно разделить на:

  • структурные белки (коллаген, эластин, кератин, гликопротеин)
  • ферментные белки (энзимы)
  • защитные белки (иммуноглобулины, фибриноген, интерферон)
  • транспортные белки (гемоглобин, альбумин плазмы, липопротеины, трансферрин)
  • белки, участвующие в сокращении мышц (актин, миозин)
  • гормоны (инсулин, глюкагон, паратиреоидный гормон, кальцитонин)
  • белки клеточной мембраны.

Классификация источников белка

По месту вхождения в пищу белки можно разделить на:

  • белки животного происхождения (полученные из потребления мяса, колбас, птицы, рыбы, молока, сыра, яиц)
  • протеины растительного происхождения (получаемые из зерновых, бобовых, картофеля, овощей и фруктов).

Содержание белка в мясе может варьироваться в пределах 11–23% например,

  • свинина – 15–21%,
  • говядина – 16–21%,
  • субпродукты – 11–17%,
  • птица – 18–23%,
  • рыба – 16–19%. 

Растительные продукты содержат в среднем 1-2% белка кроме:

  • зеленый горошек – 6% белка,
  • брюссельская капуста – 5% белка
  • горох, фасоль, чечевица и соя – 21-25% белка
  • а зерновые продукты в пределах 7-14 % белка.

Пищевая ценность животных и растительных белков

В зависимости от пищевой ценности, существуют:

  • полноценные белки
  • частично неполноценные белки
  • неполноценные белки.

Полноценные белки

Полноценные белки включают те, которые содержат все необходимые (экзогенные) аминокислоты в пропорциях, обеспечивающих их максимальное использование для синтеза белков их собственного тела для нужд роста молодых организмов и поддержания азотного баланса взрослых.

Это белки животного происхождения, такие как:

  • молоко и его продукты
  • мясо животных
  • рыба
  • птица
  • яйца

(кроме желатина и фибрина – белков с низким содержанием триптофана).

Частично неполноценные белки

Частично неполноценные белки представляют собой белки, которые могут содержать даже все необходимые аминокислоты, но некоторые в недостаточном количестве, поэтому их достаточно для поддержания жизни, но не для роста организма (например, зерновых белков, в которых слишком мало лизина).

Неполноценные белки

Большинство растительных белков имеют меньшую пищевую ценность, поскольку содержат меньше лизина, триптофана, метионина и валина. Неполноценные белки (растительного происхождения, они содержат очень мало незаменимых аминокислот или не содержат хотя бы одну незаменимую аминокислоту) не полностью используются для синтеза белков организма и не обеспечивают оптимальный рост молодых организмов и плохо поддерживают азотный баланс взрослых, часто их недостаточно для поддержания жизни (например, желатин).

Только белок соевых бобов и других бобовых, а также орехов имеет относительно высокую питательную ценность, но они не могут на 100% заменить полезный белок животного происхождения, например молочный белок. Однако степень биологической ценности растительных белков очень разнообразна (биологическая ценность пищевого белка измеряется по содержанию экзогенной аминокислоты, которое является наименьшим; содержание этой аминокислоты определяет правильный синтез белка в организме).

Животные белки и растительные белки

При правильном питании для взрослых половина белка должна быть животного происхождения, а другая половина должна быть получена из растительной пищи. В питании детей и подростков, а также во время беременности и кормления грудью животные белки должны составлять 2/3 необходимого количества белка в ежедневном рационе.

Комбинируя растительные и животные продукты с одним приемом пищи, получают ценные продукты с точки зрения аминокислотного состава. Полезные белки молока прекрасно дополняют, например, дефектные белки из зерновых продуктов, бедных лизином, треонином и триптофаном (например, хлопья с молоком или молочный суп с макаронами).

В молочных продуктах (например, творог и сычужный фермент) содержание серных аминокислот (метионина и цистеина) немного ниже. Гораздо сложнее получить высокую биологическую ценность белка (то есть возможность использовать его для синтеза белка организма) в веганской или вегетарианской диете, где необходимо правильно сочетать растительные продукты.

Белок в вегетарианской диете

Знание аминокислотного состава отдельных белков позволяет разрабатывать комбинации белков исключительно растительного происхождения или растительных продуктов с небольшим добавлением животного белка (яйца, молоко), питательная ценность которого становится большой.

Правильная комбинация, по меньшей мере, двух типов растительного белка в еде может привести к добавкам отсутствующих или недостаточных аминокислот в одном из белков с теми же аминокислотами, которые содержатся в больших количествах в других белках, например, бобовые содержат много лизина, но содержат небольшое количество метионина и в злаках дефицит лизина и триптофана. Это дополнит практически все овощи, богатые лизином и триптофаном.

При составлении состава суточного рациона питания помните, что взаимное добавление белка должно происходить как можно более одновременно (максимум с интервалами 4-6 часов).

При больших интервалах между приемами пищи не хватает добавок аминокислот, а часть белка используется в энергетических целях.

Усвоение белка в организме человека

Переваривание белков в организме человека начинается в желудке. Кислая среда вызывает денатурацию белка и набухание коллагена, эластина и кератина. Желудочный сок содержит фермент пепсин, который разрывает пептидную связь в середине полипептидной цепи, разделяя ее на более короткие участки. Перевариваемая пища в виде хорошо измельченной пульпы поступает в двенадцатиперстную кишку, где поджелудочный сок содержит ферменты: трипсин, химотрипсин и эластазу, которые гидролизуют пептидные связи между аминокислотами. Сок поджелудочной железы также содержит экзопептидазу карбоксипептидаз, которые действуют на конце пептидной цепи и высвобождают терминальные аминокислоты. Переваривание белка заканчивается в тонкой кишке, где конечный процесс расщепления пептидной цепи происходит под влиянием аминопептидаз и дипептидаз. 

Поглощение конечных продуктов переваривания белков (аминокислот) происходит в тонкой кишке. Из клеток тонкой кишки аминокислоты попадают в кровь воротной вены, а оттуда в печень путем пассивной диффузии. Затем аминокислоты распределяются кровью по всем тканям и используются для синтеза белка организма. Непереваренные и (или) неабсорбированные белки выводятся с калом.

Роль белков в организме человека

Белки в организме играют очень важную и незаменимую роль.

  • Они используются для создания новых и восстановления использованных клеток и тканей (без их участия рост, развитие организма, обновление тканей, устойчивость к болезням, заживление ран невозможно ).
  • Они составляют основной компонент крови, лимфы и молока
  • Они являются частью иммунных органов, ферментов, которые катализируют биохимические превращения, и жидкостей организма.
  • Они принимают участие в регулировании кровяного давления и поддержании кислотно-щелочного баланса.
  • Они действуют как переносчик для некоторых витаминов и минералов.
  • Сжигая, они обеспечивают организм энергией (1 г белка = 4 ккал).

Сколько нужно белка человеку

Потребность организма в белке зависит от возраста, пола, физиологического состояния и массы тела. Молодые, растущие организмы имеют более высокий уровень синтеза белка, что связано с созданием новых структур. 

  • Взрослый (старше 18 лет) должен ежедневно потреблять около 0,8 г белка/кг массы тела, полученного из различных источников (то есть смешанных белков – как животных, так и овощей) при низкой активности. 
  • Более высокое потребление белка рекомендуется женщинам во время беременности (1,1 г белка/кг сутки) и лактации (1,3 г белка/кг сутки), а также детям и подросткам. 
  • Для детей наибольшее количество белка должно быть в рационе детей младшего возраста (<1 года).

Однако по мере роста активности спрос на белок должен увеличиваться. У людей, которые занимаются спортом, он может быть увеличен на 10% – 20%.

В случае разнообразного рациона, содержащего мясо и другие источники животного белка, удовлетворение минимальной потребности в экзогенных аминокислотах не должно представлять трудностей. Минимальное количество порций пищи в пищевой пирамиде дает не менее 60 г белка например:

  • 1 стакан молока дает 8 г белка; 
  • одна порция бобов (1 стакан) – около 2 г белка,
  • одна порция овощей (1 стакан сырой или 1 стакан вареной) – 2 г белка.

Важность белка для здоровья человека

Дефицит белка

Дефицит белка вызывает квашиоркор (угнетение роста и созревания, гипоальбуминемия, апатия, анорексия, пелагоподобные изменения кожи, жировая инфильтрация печени).

Дефицит белка особенно опасен для детей и беременным женщинам (белок необходим для поддержания нормального роста и развития плода, чтобы производить больше крови для матери и ребенка).

Недоедание белка в жизни плода и у детей препятствует физическому и умственному развитию, а также повышает восприимчивость к инфекционным заболеваниям. 

Во время грудного вскармливания белок является основой для увеличения производства молока. В случае дефицита белка в пище наблюдаются угнетение многих метаболических процессов или их нарушение, анемия, потеря иммунитета, потеря мышечной ткани, дегенеративные изменения в органах, общая слабость, апатия и потеря работоспособности. Дефицит белка может быть результатом не только его нехватки или недостаточного питания, но также неправильного всасывания и усвоения печени, почек, хронической диарее.

Избыток белка

Избыток белка также не рекомендуется, потому что азот, не используемый для формирования белков организма, должен выводиться из организма. Аммиак образуется в печени из амина (азотсодержащего) и углекислого газа, который, в свою очередь, превращается в мочевину и выводится почками.

Таким образом, избыток белка, потребляемого по отношению к потребностям организма, вызывает увеличение количества выделяемых азотных соединений и таким образом, делает дополнительную нагрузку на почки и печень. Избыток белка у детей может вызвать диарею, ацидоз, дегидратацию, гипераммонемию и  лихорадку. Кроме того, чрезмерное потребление белка обычно связано с повышенным потреблением мяса, колбас и сыра, которые содержат высокий процент жира.

Такая высокобелковая диета может стать диетой с высоким содержанием жиров, которая может привести к развитию ожирения и дислипидемии (нарушения липидного обмена), сопровождаемой атеросклерозом и  гипертонией. Кроме того, в случае большого количества белка в пище, метаболизм одной из аминокислот – метионина может быть нарушен, особенно при недостаточном поступлении витаминов группы В (прежде всего, витамина В6 ). Затем наблюдается повышенное образование гомоцистеина, одного из основных факторов риска развития атеросклероза.

Длительная диета с высоким содержанием белка приводит к увеличению экскреции кальция с мочой. Если, кроме того, диета с высоким содержанием белка не сопровождается увеличением потребления кальция и витамина D в пищевых продуктах, увеличивается риск развития остеопороза. Чрезмерное потребление белка может привести к развитию камней в почках и подагре, поэтому рекомендуется потреблять нужное количество белка и использовать диету с высоким содержанием белка только при болезненных состояниях (например, кахексия, хроническое заболевание печени).

Однако следует помнить, что человек не способен накапливать запасы белка и при этом каждый день он их теряет и поэтому он должен ежедневно потреблять их в рационе на необходимом уровне.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *