Белки: строение и функции. Лекция 2

СТРОЕНИЕ БЕЛКОВ
Молекула белка представляет собой цепочку последовательно связанных аминокислот.
Каждый белок имеет характерный качественный и количественный состав аминокислот и определенную последовательность их соединения. Информация об этом содержится в генах.

Строение аминокислот

Таблица. Аминокислоты, входящие в структуру белков:

Аминокислоты, входящие в структуру белков, подразделяются на:
ЗАМЕНИМЫЕ (10) – поступают с пищей, а также могут синтезироваться в организме человека.
НЕЗАМЕНИМЫЕ (10) – поступают в организм только с пищей, не могут синтезироваться в организме.
В связи с этим, огромное
значение имеет достаточное
поступление с пищей натуральных
белковых продуктов, которые содержат
Необходимый, полный набор аминокислот.

Уровни организации молекул белка

Примеры структуры различных белков:
Актин
Трипсин
Коллаген
Гемоглобин
Миоглобин
Соматотропин

Функции белков
Для класса белков характерно чрезвычайное
разнообразие функций:
Каталитическая. Самую большую и наиболее важную по своему биологическому значению группу белков образуют ферменты. Ферменты – это катализаторы химических реакций в живом организме. Катализатор – вещество, ускоряющее химическую реакцию.
Существуют сотни тысяч различных
ферментов, каждый из которых
катализирует определенную
химическую реакцию в организме.

Структурная (пластическая). Вторая большая группа включает белки, которые служат структурными элементами клеток.
Коллаген – главный белок входящий в структуру соединительной ткани (хрящей, костей, кожи, сухожилий и др.), придает структуре высокую прочность.

Эластин - главный белок эластичных структур соединительной ткани (кожа, связки)
Кератин – основной белок волос, ногтей, роговых образований животныъх, перьев птиц.
Мембранные белки

Дыхательная (газообмен). Некоторые белки участвуют в газообмене.
Гемоглобин – белок, содержащийся в эритроцитах и выполняющий функцию переноса кислорода и углекислого газа от легких к клеткам разных органов.
Строение гема (в центре
атом железа)
Гемоглобин
человека
Миоглобин – дыхательный белок, содержащийся в клетках мышц. Его роль - запасание кислорода в мышечных клетках в период покоя.
Во время интенсивной работы мышцы миоглобин высвобождает этот кислород для использования его в процессе образования энергии в клетках мышц.

Сократительная (двигательная). Некоторые белки являются элементами сократительных систем.
Актин и миозин –
два главных белка
сократительной
системы мышц.

Транспортная. Некоторые белки выполняют транспортную функцию:
Мембранные транспортные белки – осуществляют перенос различных веществ через мембрану клетки (например - порин)
Белки – переносчики, локализованные в крови и других тканевых жидкостях. Обладают способностью связывать и переносить с током крови различные виды молекул.
Сывороточный альбумин - прочно связывает жирные кислоты и переносят их из жировой ткани в другие органы

Регуляторная. Некоторые белки являются гормонами, обладают высокой биологической активностью, регулируют скорость и направление протекания разных процессов в организме.
Соматотропин – гормон передней доли
гипофиза, стимулирующий рост.
Акромегалия
(слева)

Инсулин - гормон, вырабатываемый клетками поджелудочной железы. Осуществляет регуляцию уровня глюкозы в крови, обеспечивая ее транспорт через мембрану клеток.
Недостаток инсулина приводит к нарушению метаболизма и развитию сахарного диабета.

Защитная. Некоторые белки являются важнейшими компонентами иммунной системы.
Лизоцим слюны – разрушает клеточные стенки бактерий в ротовой полости.
Иммуноглобулины (антитела) ловят и уничтожают патогенные бактерии и вирусы.
Тромбин – белок, участвующий
в процессе свертывания крови.

Детоксикационная. Некоторые белки участвуют в процессах обезвреживания и выведения из организма различных вредных веществ (токсинов). Главные органы детоксикации – печень и почки.
Токсины и яды. Дифтерийный и холерный токсины, ботулотоксин, столбнячный экзотоксин, змеиные и паучиные яды, яды некоторых грибов и растений и др.).
Ботулизм - тяжёлое токсикоинфекционное заболевание, характеризующееся поражением нервной системы.
Токсин ботулизма (ботулотоксин) – один из самых сильных природных ядов, вырабатывается Бактерией Clostridium botulinum
Змеиные яды – обладают нейротоксическим действием или гемовазотоксическим (вызывают спазм сосудов)
Аматоксины – пептидные токсины грибов
рода мухоморов

Энергетическая. Организм в минимальных количествах использует аминокислоты для образования энергии, это второстепенная функция белков. При распаде 1 г белка до конечных продуктов выделяется около 17 кДж энергии.
Первоочередное применение аминокислот белков, поступающих с пищей – это синтез собственных белков. Это связано с особой ценностью незаменимых аминокислот в следствии невозможности их синтезировать.
В состоянии высоких энергетических затрат, истощающей физической нагрузки (например, марафонская дистанция), недостаточного белкового питания или голодания организм начинает интенсивно расщеплять собственные белки, а образующиеся аминокислоты включает в процесс образования энергии.
В первую очередь расщепляются менее жизненно важные белки (мышечные белки, иммуноглобулины, транспортные белки), а потом уже и жизненно важные белки, что может в конечном итоге привести к серьезным негативным последствиям для организма.

Белки, попадающие в организм с пищей, перевариваются в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) (т.е. распадаются до составляющих их аминокислот под действием набора протеолитических ферментов).
1. Биосинтез собственных белков
2. Синтез различных важных соединений
цистеин (таурин), глицин (ГАМК)
валин (креатин), тирозин (меланин)
метионин (L-карнитин)
4. Образование энергии АТФ
3. Образование гликогена и жирных кислот
В ЖКТ аминокислоты всасываются в кровь и током крови разносятся во все органы, клетки и там используются на различные биохимические процессы
Конечным продуктом белкового обмена является мочевина, которая выводится из организма с мочой.
ОБМЕН БЕЛКОВ