Биологические функции белков

Содержание белка в органах и тканях человека

Органы и ткани	Содержание белка, %
от сухой ткани	от общего белка тела
Скелетные мышцы		34,7
Кожа		11,5
Кости (твердые ткани)		18,7
Пищеварительный тракт		1,8
Мозг и нервная ткань		2,0
Печень		3,6
Сердце		0,7
Легкие		3,7
Селезенка		0,2
Почки		0,5
Поджелудочная железа		0,1
Жировая ткань		6,4
Остальные ткани:
жидкие		1,4
плотные		14,6
Все тело		100,0

 

 

Аминокислотный состав. Белки состоят из аминокислот. Известно около 200 различных аминокислот, однако для построения белков в животных и растительных тканях используются только 20. Называются эти аминокислоты основными. Наряду с основными в состав отдельных белков входят другие аминокислоты - неосновные. Каждая такая аминокислота происходит от одной из 20 основных аминокислот.

 

Простые и сложные белки. В зависимости от химического состава белки делятся на простые и сложные. Простые белки состоят только из аминокислот, среди которых есть растворимые в воде (гистоны, альбумины, фибриноген) и не растворимые (глобулины, миозин, коллаген, осеин, кератин). Сложные белки состоят из белковой и небелковой частей. Небелковая часть может быть представлена углеводами, нуклеиновыми кислотами, липидами, фосфорной кислотой, окрашенными (хромо-) веществами. В зависимости от природы небелковой части сложные белки делятся на гликопротеиды, нуклеопротеиды, липопротеиды, фосфопротеиды, хромопротеиды. Все они выполняют разнообразные функции в организме.

 

Биологические функции белков

 

Структурная (пластическая). В комплексе с липидами белки составля­ют структуру всех клеточных мембран и основу цитоплазмы клеток. Струк­турной основой соединительной ткани являются такие белки, как коллаген (входит в состав хрящей и сухожилий), кератин (входит в состав кожи), эластин (входит в состав связок и стенок сосудов).

 

Каталитическая. Эту функцию выполняют специфические белки-фер­менты, регулирующие обмен веществ и энергии в организме. Если ферменты не работают в клетке, то биохимические реакции не про­текают и живая клетка может погибнуть.

 

Сократительная. Все виды сокращения и движения скелетных мышц, миокарда и других сокращающихся тканей обеспечивают сократительные белки актин и миозин.

 

Транспортная. Белки способны связывать и транспортировать с током крови или через клеточные мембраны отдельные молекулы и ионы. Например, гемоглобин эритроцитов крови переносит кислород от легких к тканям и углекислый газ - от тканей к легким; миоглобин мышц переносит кисло­род в мышечной ткани к местам его использования. Отдельные белки кро­ви транспортируют жирные кислоты, липиды, железо, некоторые гормоны.

 

Защитная. Белки иммунной системы гаммаглобулины "узнают" и связывают чужеродные вещества, поступающие в организм, защищая тем самым его от вирусов, бактерий и клеток других организмов. Защитную функцию выполняет также белок интерферон. Белки плазмы крови фибриноген и тромбин участвуют в процессах свертывания крови, предотвращая кровопотери при ранениях.

 

Гормональная, или регуляторная. Высокоспецифические белки-гормоны регулируют обмен веществ.

 

Рецепторная. Многие белки являются рецепторами гормонов, нейромедиаторов, других биологически активных веществ. Они осуществляют избирательное узнавание, связывание и передачу их регуляторного действия.

 

Передача наследственной информации. Белки входят в состав хромосом и участвуют в воспроизведении генетической информации, в регу­ляции процессов роста и размножения.

 

Опорная. Упругость и прочность костей скелета, кожи, сухожилий обеспечивают преимущественно белки коллаген и эластин.

 

Энергетическая. Около 10-15 % энергопотребления организма обеспечивается белками. При окислении 1 гбелков выделяется 17 кДж (4,1 ккал) энергии.

 

Аминокислоты - это производные органических (карбоновых) кислот, содержащие одну или несколько аминогрупп (-NH2). Аминогруппа в аминокислотах чаще находится в?-положении углеродного атома по отношению к карбоксильной группе, т.е. присоединена к первому атому углерода, с которым связана карбоксильная группа. Каждая аминокислота может рассматриваться как вещество, у которого к атому углерода присоединены аминогруппа (-NH2), карбоксильная группа (-СООН), атом водорода (Н) и различная боковая углеродная цепь, обозначенная как радикал (А), что видно из общей формулы и пространственной модели аминокислоты:

 

 

Все аминокислоты различаются химическим составом и строением боковой углеродной цепи либо радикалом. Особенности строения боковых цепей аминокислот, входящих в белки, характеризуют свойства белков, лежат в основе проявления их разнообразных функций и придают им биологическую индивидуальность.

 

Классификация аминокислот. Аминокислоты в зависимости от строения радикала делятся на ациклические, имеющие незамкнутый, и циклические, имеющие замкнутый углеродный радикал. В зависимости от количества функциональных групп (-NH2 и -СООН) ациклические аминокислоты делятся на моноаминомонокарбоновые, моноаминодикарбоновые, диаминомонокарбоновые и диаминодикарбоновые кислоты. Отдельные ациклические аминокислоты могут содержать оксигруппу (-ОН) или сульфгидрильную группу (-SH). Они называются оксикислотами (серин, тирозин) или серосодержащими аминокислотами (цистеин, цистин, метионин).

 

Циклические аминокислоты делятся на гомоциклические и гетероциклические. Гомоциклические аминокислоты имеют в цикле только атомы углерода (фенилаланин, тирозин). В гетероциклических аминокислотах в цикле присутствуют и другие химические элементы, например азот (триптофан, гистидин, пролин).

 

Аминокислоты различаются особенностями своего метаболизма и обычно подразделяются на заменимые и незаменимые.

 

Заменимые и незаменимые аминокислоты. Большинство амино­кислот синтезируются в клетках организма в процессе обмена веществ и называются заменимыми. Не поступление их с пищей не вызывает существенных изменений в обмене веществ. Другие аминокислоты не синтезируются в организме, поэтому называются незаменимыми. Эти аминокислоты обязательно должны поступать с пищей. Для взрослых людей незаменимыми являются девять аминокислот, а для детей необходима еще десятая - аргинин (суточная потребность для них варьирует в пределах. 0,5-6 г) (табл. 4).

Таблица 4.