Химические белки

 
2. Денатурация  белков

При денатурации под влиянием внешних факторов (температуры, механического  воздействия, действия химических агентов  и других факторов) происходит измене- ние вторичной, третичной и четвертичной структур белковой макромолекулы, то есть ее нативной пространственной структуры. Первичная структура, а следовательно, и химический состав белка не меняются. Изменяются физические свойства: снижается растворимость, способность к гидратации, теряется биологическая активность. Меняется форма белковой макромолекулы, происходит агрегирование. В то же время увеличивается активность некоторых групп, облегчается воздействие на белки протеолитических ферментов, а, следовательно, он легче гидролизуется. В пищевой технологии особое практическое значение имеет тепловая денатурация белков, степень которой зависит от температуры, продолжительности нагрева и влажности. Это необходимо помнить при разработке режимов термообработке пищевого сырья,полуфабрикатов, а иногда и готовых продуктов. Особую роль про цессы тепловой денатурации играют при бланшировании растительного сырья, сушке зерна, выпечке хлеба, получении макаронных изделий. Денатурация белков может вызываться и механическим воздействием (давлением, растиранием, встряхиванием, ультразвуком). К денатурации белков приводит действие химических реагентов (кислот, щелочей, спирта, ацетона). Все эти приемы широко используют в пищевой и биотехнологии. 
 
3.Пенообразование 
Процесс пенообразования–это способность белков образовывать высококонцентрированные системы «жидкость–газ»,называемые пенами. Устойчивость пены, в ко- торой белок является пенообразователем, зависит не только от его природы и от концентрации,но и от температуры. Белки в качестве пенообразователей широко используются в кондитерской промышленности(пастила, зефир, суфле).Структуру пены имеет хлеб, а это влияет на его вкусовые свойства.

4.Горение 
Белки горят с образованием азота, углекислого газа и воды, а также некоторых других веществ. Горение сопровождается характерным запахом жженых перьев.

5.Цветные  реакции

* Ксантопротеиновая–происходит  взаимодействие ароматических и  гетероатомных циклов в молекуле  белка с концентрированной азотной кислотой, сопровождающееся появлением желтой окраски; 
* Биуретовая – происходит взаимодействие слабощелочных растворов белков с раствором сульфата меди(II) с образованием комплексных соединений между ионами Cu2+ и полипептидами. Реакция сопровождается появлением фиолетово–синей окраски.

* при нагревании белков  со щелочью в присутствии солей  свинца выпадает черный осадок, который содержит серу.

6.Амфотерные  свойства

В белках содержатся карбоксил  и аминогруппа и при действии щелочей белок реагирует в  форме аниона – соединяться с  катионом щелочи, образуя соль альбуминат:

H₂N–CH–COOH+NaOH H₂O+H₂N–CH–COONa 
│ │ 
R R

При действии же кислот он становится катионом, образуя синтонин: 
 
H₂N–CH–COOH+HCI  H₂^ N–CH–COOH CI 
 
| | 
 
R R

 

7.Гидролиз  белков

Реакция гидролиза идет с  образованием аминокислот. В общем виде ее можно записать так:

 

 
O H O O O 

 
|| | || H⁺ 

 
–NH–CH–C–N–CH–C– +2nH₂O nH₂N–CH–C + nH₂N–CH–C 

 
| | | | 

 
R¹ R² R¹ OH R² OH

 
n 
 
полипептид (белок) аминокислота-1 аминокислота-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 5. ФУНКЦИИ  БЕЛКОВ

 

Белки выполняют множество  функций. В данной статье будут рассмотрены  основные биологические функции  белков. 

 

Каталитическая функция 

 

К настоящему времени учеными  идентифицировано более 3000 ферментов, почти все они по своей природе  являются белками. Основная функция  ферментов – управлять скоростью  химических реакций в биологических  системах. 

 

Транспортная функция. 

 

Белок крови гемоглобин осуществляет перенос кислорода к органам  и тканям. Альбумины участвуют  в переносе

липидов. Ряд других белков могут образовывать комплексы с  железом, медью, жирами , витаминами и  доставлять их к нужным органам. 

 

Защитная функция. 

 

Защитная функция реализуется белками-антителами, которые вырабатываются иммунной системой организма при попадании в него чужеродных веществ, называемых антигенами (бактерий, вирусов и др.). Защитная функция также реализуется в способности белков крови, в частности фибриногена, образовывать сгусток (сворачиваться). Это защищает организм от потери крови при ранениях.  

 

Сократительная функция. 

 

Сокращение мышц осуществляется с участием миофибриляных белков актина и миозина.

 

Структурная функция. 

 

Белки соединительной ткани, креатин, коллаген, эластин, ретикулин  выполняют структурную функцию. Из них состоят покровы тела (кожи, волосы, ногти), сосуды. Белковые комплексы  с липидами участвуют в образовании  биомембран клеток. 

 

Гормональная функция. 

 

Для регулирования обмена веществ организмом используются различные  методы, но одну из главных ролей  в этом процессе играют гормоны. Множество  гормонов представлены белками или  полипептидами. 

 

Питательная функция. 

 

Питательная функция реализуется  белками, ответственными за питание  плода. Белки грудного молока (казеин), также выполняет эту функцию.

Таким образом, из этого не полного списка функций белков, можно  сделать вывод, что этим веществам  принадлежит важная роль в живом  организме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 6. ЗНАЧЕНИЕ БЕЛКОВ

БЕЛКИ–ФЕРМЕНТЫ 
В каждой живой клетке происходят непрерывно сотни биохимических реакций. Быстрое протекание этих реакций обеспечивают биологические катализаторы, или ускорители реакций,– ферменты. Известно более тысячи разных ферментов. Все они белки. Каждый фермент обеспечивает одну или несколько реакций одного типа. Например, жиры в пищеварительном тракте (а также внутри клеток) расщепляются специальным ферментом, который не действует на полисахариды (крахмал, гликоген) или на белки. В свою очередь, фермент, расщепляющий только крахмал или гликоген, не действует на жиры. Каждая молекула фермента способна осуществлять от нескольких тысяч до нескольких миллионов одинаковых операций в минуту. Вход этих реакций ферментный белок не расходуется. Он соединяется с реагирующими веществами, ускоряет их превращения и выходит из реакции неизменным. 
Ферменты выполняют работу наилучшим образом только при оптимальной температуре (например, у человека и теплокровных животных при 37°C) и определенной концентрации ионов водорода в среде. 
Процесс расщепления или синтеза любого вещества в клетке, как правило, разделен на ряд химических операций. Каждую операцию выполняет отдельный фермент. Группа таких ферментов составляет своего рода биохимический конвейер.

БЕЛКИ–ГОРМОНЫ 
 
Гормоны– регуляторы физиологических процессов. Часть гормонов (но не все) животных и человека являются белками. Так, белковый гормон инсулин (гормон поджелудочной железы) активирует захват клетками молекул глюкозы и расщепление или запасание их внутри клетки. Если не хватает инсулина, то глюкоза накапливается в крови в избытке. Клетки без помощи инсулина не способны ее захватить –они голодают. Именно в этом причина развития диабета – болезни, вызываемой недостатком инсулина в организме. Гормоны выполняют важнейшую функцию организме, управляя активностью ферментов. Так, инсулин активирует в клетках печени фермент, синтезирующий из глюкозы другое органическое вещество–гликоген, и ряд других ферментов.

 
БЕЛКИ–СРЕДСТВА  ЗАЩИТЫ

На попадание бактерий или вирусов в кровь животных и человека организм реагирует выработкой специальных защитных белков–антител. Эти белки связываются с чужеродными для организма белками возбудителей заболеваний, чем подавляется их жизнедеятельность. На каждый чужеродный белок организм вырабатывает специальные «антибелки» – антитела. Механизм сопротивления возбудителям заболеваний называют иммунитетом. Помимо антител, растворенных в крови, имеются антитела на поверхности специальных клеток, которые захватывают чужеродные клетки. Это клеточный иммунитет, обеспечивающий в большинстве случаев и уничтожение вновь возникающих раковых клеток. Чтобы предупредить заболевание, людям и животным вводят ослабленные или убитые бактерии либо вирусы (вакцины), которые не вызывают болезнь, но заставляют специальные клетки организма производить антитела против этих возбудителей. Если через некоторое время болезнетворная неослабленная бактерия или вирус попадают в такой организм, они встречают прочный защитный барьер из антител.

 

 

 

ГЛАВА 7. РОЛЬ БЕЛКОВ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА

 
Белки, распадаясь в организме, являются, так же как углеводы и жиры, источником энергии. Энергия, получаемая при распаде  белков, может быть без всякого  ущерба для организма компенсирована энергией распада жиров и углеводов. Однако очень важно, что организм человека и животных не может обходиться без регулярного поступления  белков извне. 
Опыт показывает, что даже довольно длительное выключение жиров или углеводов из питания животного не вызывает тяжелых расстройств здоровья. Но прием в течение нескольких дней пищи, не содержащей белков, приводит к серьезным нарушениям, а продолжительное безбелковое питание неизбежно кончается смертью животного. Все это имеет место даже при обильном питании углеводами и жирами. 
Какое же количество белка необходимо в питании человека, чтобы обеспечить сохранение его здоровья и работоспособности? «Коэффициент изнашивания» у взрослого человека составляет около 23 граммов белка. Но азотистое равновесие устанавливается при приеме более высоких количеств белка в пище, чем того требует так называемый «коэффициент изнашивания». В среднем азотистое равновесие устанавливается у человека при потреблении 30-45 граммов белка в сутки. Этот минимум белка, необходимый для того, чтобы поддерживать азотистое равновесие на рационе, полностью покрывающем энергетические потребности организма, получил название «физиологического минимума белка». Азотистое равновесие у человека и животных, таким образом, возможно, получить при приеме с пищей белка в количестве примерно вдвое большем, чем это необходимо по «коэффициенту изнашивания».             
               Ученые пришли к выводу, что взрослый человек должен потреблять ежедневно при трате энергии в 1500 ккал не менее 100 грамм, а в жарком климате – не менее 120 грамм белка. Эти нормы соответствуют умственному труду или труду физическому, полностью механизированному. При расходовании большего количества энергии, то есть при физическом труде, недостаточно механизированном, необходимо добавочно 10 грамм белка на каждые 500 ккал. Таким образом, при физическом труде с тратой энергии в 4000 ккал требуется 130-150 грамм белка в сутки. 
Растущий организм испытывает потребность в белке в зависимости от возраста. Нормы белка для детей приведены в следующей таблице: 
Для удовлетворения потребностей организма существенным является не только количество, но и качество белков в пище. Различные белки отличаются друг от друга процентным содержанием аминокислот. В зависимости от аминокислотного состава, организму требуется одного белка больше, а другого меньше. В этом смысле можно говорить о различной биологической ценности белков. Биологическая ценность белка определяется также степенью усвоения его организмом. Белки, находящиеся в продуктах питания, потребляемых человеком, содержат в тех или иных количествах все аминокислоты. Изучение азотистого обмена у взрослых людей позволило сделать вывод, что для удовлетворительного самочувствия необходимо восемь незаменимых аминокислот и источники азота. 
Но установленные «оптимальные уровни» аминокислот в питании человека не являются постоянными при любых условиях. Они могут значительно возрастать, причем неравномерно для различных аминокислот, при некоторых физиологических или патологических состояниях. Если пища, состоящая из разных продуктов, содержит неполноценные белки с различным составом аминокислот, дополняющих одна другую, то в результате из нескольких продуктов с неполноценными белками мы получаем пищу с белковым составом, соответствующим требованиям организма. В таблице приводится содержание белков в разных продуктах. 
 

     ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении всего выше изложенного  можно сделать вывод о том  что, белки являются жизненно необходимыми продуктами, и они служат для построения клеток. Роль белков в организме занимает большое место связи с тем, что они служат пластическим материалом для построения большого ряда клеток, так они способствуют построению витаминов, на различных этапах углеводов, жиров, кроме того белки необходимы для строительства гемоглобина, большинства гормонов и ферментов. 

 Роль белков в организме  человека связана с постоянным  обновлением и расходом белков  и поэтому они должны постоянно  пополняться, чтобы в организме  было равновесие.  

Белки не могут накапливаться в  организме, как углеводы или жиры, но, тем не менее, они постоянно  необходимы, поэтому их следует ежедневно  пополнять, чтобы организм работал  более четко и без сбоев.  

Основная роль белков заключается  в построении клеток, а как источник энергии они имеют, довольно второстепенное значение, такая роль отводится углеводам  и жирам, а белков энергетическая емкость составляет всего на 1 грамм 4 ккал. 

 

 

  Обычно продукты и весь рацион человека можно оценить  не только по количеству белка, но и  его биологической ценности, особенно важно его аминокислотный состав и как белок переваривается в  пищеварительном тракте.  

Белки, попадая в организм человека, подвергаются воздействию ферментов  желудка, соками кишечника и поджелудочной  железы, распадаются на составные  части и основной из них является аминокислота, а она уже поступает  в кровяное русло и начинает использоваться для построения белков, но уже самого организма.  

Не все 20 белков вырабатываются в  организме, 8 из них являются незаменимыми и должны обязательно поступать  в организм вместе с пищевыми продуктами.   

К таким незаменимым относятся  фенилаланин, метионин, лизин, треонин, валин, изолейцин, лейцин и триптофан.  

 

 

  Каждая незаменимая  аминокислота играет в организме, свою определенную роль, например, основная роль такой аминокислоты, как метионин, принимает участие в образовании  холина, который в свою очередь  регулирует жировой обмен в печени и других органах.  

Поэтому роль этого белка в рационе  печени, является одной из главных, особенно при ожирении или образовании  холестерина, поэтому в организм должно попадать достаточное количество метионина, которое обладает липотропными свойствами.  

Следует знать, что метионином богаты такие продукты, как яйца, рыба, мясо, сыры, творог, в меньшей степени  пшено, гречневая крупа, фасоль, горох.