Роль белков в явлениях жизни


Роль белков в жизнедеятельности организмов. Белки- коллоидные гидрофилы

Белки - это сложные азотосодержащие высокомолекулярные соединения, состоящие из аминокислот. Аминокислотный состав разных белков неодинаков и является важнейшей характеристикой каждого белка, а также критерием его ценности в питании. Аминокислоты - органические соединения, содержащие две основные функциональные группы - карбоксильную СООН, определяющую кислотные свойства молекул, и аминогруппу Nh3, придающую этим соединениям свойства оснований. Наиболее часто в составе белков обнаруживают следующие аминокислоты: глицин, аланин, серин, треонин, метионин, цистин, оалин, лейцин, глутамин, аспарагин, аргинин, лизин, фенилаланин, триптофан.

Все белки принято делить на простые - протеины и сложные - протеиды. Под простыми белками понимают соединения, включающие в свой состав лишь полипептидные цепи аминокислот, под сложными - соединения, в которых наряду с цепью аминокислот имеется также небелковая часть - так называемая простетическая группа. К сложным белкам относятся липопротеиды, гликопротеиды, нуклеопротеиды, фосфопротеиды, металлопротеиды и другие, простетическую группу которых образуют соответственно липиды (жиры), углеводы, нуклеиновые кислоты, фосфорная кислота, металлы.


В зависимости от пространственной структуры белки можно разделить на глобулярные (их молекулы имеют сферическую, эллипсоидную или близкую к ним форму) и фибриллярные, состоящие из вытянутых нитевидных молекул. К глобу лярным белкам относят большинство простых белков - альбумины, глобулины, проламины. Альбумины и глобулины широко распространены в природе и составляют основную часть белков сыворотки крови, молока, яичного белка. Проламины относятся к растительным белкам и встречаются в семенах злаков, образуя основную массу клейковины. Эти белки нерастворимы в воде.

К проламинам относится глиадин пшеницы, зеин кукурузы, гордеин ячменя. Аминокислотный состав этих белков характеризуется низким содержанием лизина и очень высоким - глутамина.

Фибриллярные белки - это белки животного происхождения. Эти белки выполняют в организме опорную функцию, к ним относятся кератин (белок волос, ногтей, эпидермиса), эластин (белок связок, соедини тельной ткани сосудов и мышц), коллаген (белок костной, хрящевой, соединительной тканей). Аминокислотный состав этих белков также своеобразен.


Коллаген и эластин содержат мало серосодержащих аминокислот, богаты цистином.

Белки необходимы каждой клетке организма. Это основной материал для построения растущих и воспроизводства разрушающихся тканей, они участвуют в образовании ферментов, антител, защищающих организм от различного рода воздействий, гормонов, поддерживающих нормальное функционирование всех систем и органов организма.

Белкам присущи определенные функции:

1. Пластическая. Белки составляют около 15-20% сырой массы различных тканей (липиды (жиры и углеводы) - лишь 1-5%) и являются основным строительным материалом клетки, межклеточного вещества. Белки наряду с фосфолипидами образуют остов всех биологических мембран, играющих важнейшую роль в построении клеток и функционировании всех органов и систем.

2. Каталитическая. Белки являются основным компонентом всех известных в настоящее время ферментов, простые ферменты представляют собой чисто белковые соединения. В построении сложных ферментов наряду с молекулой белка участвуют и низко молекулярные соединения - коферменты. Ферментам принадлежит решающая роль в переработке организмом человека пищевых веществ и в регуляции всех внутриклеточных обменных процессов.

3. Гормональная. Значительная часть гормонов по своей природе является белками. К их числу относятся инсулин, гормоны гипофиза (адренокортикотроппый, соматотропный, тиреотропный и др.), паратиреоидный гормон.

4. Функция специфичности. Разнообразие и уникальность отдельных белков обеспечивают тканевую индивидуальность и видовую специфичность, лежащую в основе проявлений иммунитета и аллергии. В ответ на поступление в организм чужеродных для не го белков-антигенов различного происхождения в иммунокомпетентных органах и клетках происходит активный синтез антител, представляющих собой особый вид глобулинов (иммуноглобулины). Специфическое взаимодействие антигена с соответствующими антителами составляет основу иммунных реакций, обеспечивающих защиту организма от чужеродных агентов.

5. Транспортная. Белки участвуют в транспорте кровью кислорода (гемоглобина), липидов, углеводов, некоторых витаминов, гормонов, лекарственных веществ и др. Специфические белки-переносчики обеспечивают транспорт различных минеральных солей и витаминов через мембраны клеток и субклеточных структур.

6. Белки организма - чрезвычайно динамичные структуры, постоянно обновляющие свой состав вследствие непрерывно протекающих и тесно сопряженных друг с другом процессов их распада и синтеза. Поэтому для обеспечения стабильности белкового состава и достаточно высокого уровня их биосинтеза требуется постоянное пополнение запаса (фонда) аминокислот, используемого организмом для по строения (или обновления) молекул белков. Организм человека практически лишен резервов белка, причем углеводы и жиры также не могут служить его заменителями. В связи с этим единственным источником пополнения фонда аминокислот и обеспечения равновесия процессов синтеза и распада белка в организме служат белки пищи, являющиеся незаменимыми компонентами рациона.

Таким образом, важнейшей функцией пищевых белков является обеспечение организма пластическим материалом. Кроме того, часть пищевых белков окисляется в организме энергией. Использование белков в качестве источника энергии значительно усиливается при голодании, а также при дефиците в рационе углеводов и жиров.

Однако белки, содержащиеся в пищевых продуктах, не могут непосредственно усваиваться организмом и должны быть предварительно расщеплены в желудочно-кишечном тракте до составляющих их аминокислот, из которых организм формирует характерные и нужные для него белковые молекулы. Образующиеся в пищеварительном тракте в результате действия ферментов свободные аминокислоты всасываются слизистой оболочкой кишечника и через систему воротной вены поступают вначале в печень, а затем во все другие органы и ткани. Свободные аминокислоты, поступившие в организм, образуют аминокислотный фонд, используемый для построения собственного белка. Поскольку для построения подавляющего большинства белков организма человека требуются все незаменимые аминокислоты, но в различных соотношениях, дефицит любой из незаменимых аминокислот в рационе неизбежно ведет к нарушению синтеза белков и, как следствие, к различным патологическим состояниям (иммунодефициту, сахарному диабету, тиреотоксикозу, аллергии, ожирению и т. д.).

Основными реакциями обмена аминокислот являются их пераминирование и декарбоксилирование (перестановка и замена радикалов, содержащих водород, углерод, азот). Вместе с тем наряду с общими путями метаболизма, характерными для всех аминокислот, каждой из них присущи специфические пути обмена, причем именно в ходе этих специфических метаболических превращений аминокислоты выступают как связующее звено между обменом белков, липидов и углеводов, а также в качестве предшественников ряда важнейших для организма соединений гормонов, ферментов и т. д.

Например, тирозин, образующийся в организме из фенилаланина, является предшественником адреналина, норадреналина, из тирозина образуются гормон щитовидной железы тироксин, а также меланины - пигменты, определяющие цвет кожи и волос.

Белки - гидрофильные коллоиды, это придают полярные а к-ты. При растворении белков в воде образуется гидратная оболочка. Гидрофильные коллоиды связывают большое количество воды и набухают.

Образуются жидкости и золи, гели - форма и упругость тканей. Коллоидные свойства белков а способность к светорассеиванию - образуется конус Тиндаля б высокая вязкость в малая скорость диффузии г диализ - белки не проходят через полупроницаемую мембрану, легко проходит вода и низкомолекулярные соединения, а белки задерживаются - т.к. действует почечный фильтр

Роль белков в жизнедеятельности организма

 Редко можно встретить человека, не слыхавшего о белках. О них упоминается почти во всех работах по питанию, о них же в своих выступлениях говорят диетологи – и медики, и натуропаты.

С точки зрения химика, белки – одни из самых сложных компонентов в пище. Значение их чрезвычайно велико, недаром Ф. Энгельс определил нашу биологическую жизнь как «способ существования белковых тел». В клетках человека их содержится в среднем около 20% от общей массы.

Одна из важнейших функций белков – строительная. Все органоиды клетки, мембраны и внеклеточные структуры в своей основе имеют белок. Нет белка – нет и органической жизни на Земле. (По крайней мере в том виде, в каком мы привыкли воспринимать жизнь.)

Белки выполняют и роль катализаторов (ферментов, или энзимов). Почти все химические превращения в живой природе протекают с участием ферментов. Причем каталитическая активность белков весьма специфична. Практически для каждой (!) реакции существуют свои ферменты. Без них реакции идти просто не могут, ведь энзимы ускоряют процессы в десятки и сотни миллионов раз.

Еще одна функция белков – транспортировка необходимых соединений или химических элементов. Гемоглобин, например, переносит кислород, доставляя его в самые удаленные уголки тела, он же транспортирует углекислый газ.

Двигаемся мы также благодаря белкам. Все движения, на которые способны живые организмы – от поворота листьев растений и биения жгутиков простейших до перемещений животных, – все без исключения производятся за счет специального сократительного белка.

Белки выполняют и защитную функцию. При попадании в организм чужих белков или клеток вырабатываются особые белки – антитела, которые связывают и обеззараживают чужеродные вещества.

И наконец, белки могут служить источником энергии. Но это самое невыгодное «топливо».

Все белки построены из более-менее простых составляющих – аминокислот. Каждая из них наряду с углеродом, водородом и кислородом, входящими в органические соединения, обязательно содержит азот.

Известно около 80 природных аминокислот, но в обычной пище встречаются лишь 22 из них. Из этих элементарных «кирпичиков», стыкуемых в различном порядке, состоит все огромное многообразие белковых молекул. По оценкам ученых, в природе насчитывается около 10 10 –10 12 различных видов белков.

Помимо природных, существуют и синтетические аминокислоты. Из такой искусственной аминокислоты состоит, например, капрон, из которого делают и автомобильные покрышки, и одежду (ходить в которой йоги не советуют).

В природе же аминокислоты производятся живыми организмами. Считается, что 12 аминокислот может синтезировать и человек, поэтому они называются заменимыми. Остальные 10 аминокислот в обычных условиях человеческий организм не производит. Их называют незаменимыми.

Понятно, что незаменимые аминокислоты должны поступать с пищей. В зависимости от их наличия все белки даже подразделяют на «полноценные» (в которых эти аминокислоты присутствуют) и «неполноценные» (где их нет). Однако на практике об этом можно особо не задумываться. При более-менее разнообразном меню мы почти всегда получаем достаточное количество различных аминокислот, к тому же существует кишечная микрофлора, поставляющая массу необходимых соединений, плюс ко всему сам организм в экстремальных условиях или после соответствующей тренировки начинает их синтезировать. Потому-то сам факт «незаменимости» аминокислот некоторые ученые ставят под сомнение.

Серьезные нарушения, вызванные неправильным обменом какой-либо аминокислоты, обычно встречаются только в результате некоторых заболеваний или при злоупотреблении лекарствами, а также при вынужденном недоедании или вынужденном однообразном питании.

Белки содержатся практически во всех натуральных продуктах. При переваривании белки расщепляются на аминокислоты, которые либо используются организмом для синтеза собственных белков, либо окисляются, то есть сжигаются как топливо. При окислении в числе прочих веществ образуется мочевая кислота, которая поступает в кровь и, по идее, должна выводиться почками. Если же организм ослаблен, а мочевой кислоты много (и то и другое – обычный результат злоупотребления мясным), она откладывается в тканях, вызывая подагру.

Часто говорят о «норме потребления» белков. Действительно, в каждый период жизни организм, несомненно, нуждается в каком-то определенном их количестве. Но эти потребности зависят от возраста, наследственности, темперамента, нагрузок, климата и множества других причин. Поэтому понятие «норма» здесь совершенно неприменимо.

В раннем детстве, когда потребность в белках наибольшая (за первый год жизни вес тела утраивается), все необходимые вещества ребенок получает с материнским молоком. Нельзя не признать, что это идеальный продукт, отлично обеспечивающий столь интенсивный рост. Между тем на долю белков в грудном молоке приходится лишь 7,4% его общей калорийности.

С возрастом, естественно, потребность в белках снижается. Ткани наращиваются все медленнее и медленнее, и к моменту зрелости на первый план выдвигается уже не строительная функция пищи, а энергетическая. Главным для организма становится компенсация текущих энергозатрат. Еще более отчетливо это проявляется у взрослых, а тем более у пожилых людей.

Следовательно, доля белка в общей калорийности рациона должна снижаться. Но рассмотрим любопытную таблицу, приводимую Бирхер-Беннером, в которой он демонстрирует распределение калорийности пищи по питательным веществам.

 

 

Калории

белка, %

Калории

жира, %

Калории

углеводов, %

В материнском молоке

7,4

43,9

48,7

В коровьем молоке

21,3

49,8

28,9

В пище богатого человека

19,2

29,8

51,0

В пище бедного человека

16,7

16,3

66,9

В пище, крайне бедной белками

8,3

38,7

52,8

То есть получается, что потребление белков с возрастом не уменьшается, а увеличивается! Организм не может принять больше белка, чем ему необходимо, – это уже яд, и избыток обязательно должен быть сожжен. Так и образуются шлаки – конечные продукты белкового обмена: мочевая кислота, мочевина, аммиак, креатинин, креатин и другие. При избытке этих соединений выведение их затрудняется, и они задерживаются в организме, постепенно накапливаясь и нарушая все обменные процессы.

Разумеется, скорость освобождения от шлаков зависит от множества причин: соотношения прихода и расхода энергии, наличия витаминов, макро- и микроэлементов, физической активности, состояния органов и т. п. Но в любом случае белок – самое невыгодное «топливо». Его энергетическая ценность при окислении в организме составляет (по А. А. Покровскому) лишь 70,8 % от полной теплоты сгорания. Для жиров и усвояемых углеводов эти цифры соответственно 96,3 % и 100 %. Это значит, что 1 г белка при простом сжигании дает 5,65 ккал, а при окислении в организме – 4,0 ккал. А куда исчезает остальное? Остальное – шлаки.

Если учесть также, что избыток белка ведет к неоправданной интенсификации обменных процессов (а это способствует преждевременному изнашиванию, то есть старению тканей), то не таким уж парадоксальным кажется вывод Бирхер-Беннера – белок уменьшает ценность пищи. (По данным К. С. Петровского, белки на 30–40 % повышают основной обмен, жиры – на 4–14 %, углеводы – на 4–7 %.)

Разумеется, какое-то количество белков, и притом разнообразных, необходимо и взрослому человеку. Но даже в «обычной» пище их значительно больше, чем нужно. Иногда действительно не хватает какой-нибудь аминокислоты, но тогда человек инстинктивно набрасывается на нужную еду, и не надо следить за «достаточностью» белка, не надо «питать» организм белком, именно это и приносит вред.

Источник: В. А. Тутельян, А. И. Вялков, А. Н. Разумов, В. И. Михайлов, К. А. Москаленко, А. Г. Одинец, В. Г. Сбежнева, В. Н. Сергеев "Научные основы здорового питания"

Роль белка в жизни человека

Жизнь это форма существования белковых тел

– Фридрих Энгельс

Действительно, жизнь зародилась там где появился белок. Не зря в переводе с греческого «белок» означает первый или наиважнейший. Вся жизнедеятельность нашего организма построена на белке. Молекула белка – это спираль, которая состоит из цепочки аминокислот. Поэтому аминокислоты называют «фундаментальными блоками жизни». Именно потому, что из них построен белок.

Все аминокислоты делят на три группы: незаменимые, заменимые и условно заменимые.

Дело в том что по мнению учёных нам необходимо 20-22 аминокислоты. Из них восемь или девять или даже 10 (мнения разных учёных разошлись) являются незаменимыми. Эти аминокислоты не могут синтезироваться в нашем организме. Но дело в том, что мы вообще не можем синтезировать аминокислоты – мы их должны получить. То-есть эти фундаментальные кирпичики, аминокислоты — мы должны получить извне. Но почему есть незаменимые, заменимые и условно заменимые аминокислоты? Вообще к незаменимым относится к всего лишь две (хотя многие пишут по-разному, но реально незаменимыми являются всего лишь две аминокислоты) – это глютаминовая и серин. Они могут при любых условиях преобразоваться из других аминокислот. Восемь других – это те которые не могут преобразоваться из других аминокислот, мы их должны обязательно получить извне. Только тогда возможен синтез определённого белка. Поэтому аминокислоты мы должны получать.

Считается что количество аминокислот которые присутствуют в белке пищевого продукта — определённо говорит о его пищевой ценности. Возможно вы слышали такую фразу: «полноценные белки».  Пищевая ценность продукта заключается именно в этом, насколько он богат аминокислотами. И особенно это касается незаменимых аминокислот, и условно незаменимых. Потому что заменимые аминокислоты, вы сами это понимаете – мы можем их получить.

Считается, что полноценными белками обладают пища животного происхождения. Это мясо, рыба, творог, сыры, и так далее. Поскольку там имеются все аминокислоты. Поэтому они являются полноценными. Из растительных продуктов к полноценным продуктам питания относится только соя. Но для переваривания сои нужны особенные ферменты, которых у нас нет. Наша природа ими нас не снабдила, поскольку это не наш продукт питания. Эволюционно жители наших широт не употребляли сою. Сейчас научились преобразовывать продукты. И поэтому мы их можем применять. Чистую сою нам сложно употреблять, но если это вытяжки из сои, они легко усваиваются, потому что не требуются ферменты для их переваривания.

Вегетарианцам нужно дополнительно белковое питание, потому что они недополучают полноценных белков. Синтезировать аминокислоты мы не можем, мы можем только преобразовывать их. В печени мы синтезируем белки из тех аминокислот которые мы получаем с пищей. Мы синтезируем белки, присущие нам, нашему организму. У каждого организма свои белки. Поэтому непереваренная пища, содержащая чужеродные нам белки и вызывает аллергию. Для нас является чужеродным любой белок, кроме тех белков, которые синтезируются из аминокислот внутри нашего организма.

Все белки делятся на три группы

Первая группа – это так называемые глобулярные белки (водо-растворимые белки, которые работают в межклеточной структуре). Это в основном антитела или ферменты (энзимы). Ещё есть мембранные белки, третья группа – волокнистые белки.

Есть три макро элемента которые необходимы нашему организму — это белки жиры и углеводы. Они несут совершенно разную калорийную нагрузку. Белок и сахара имеют примерно 4,1 ккал энергии, жиры – 9,3 ккал. И это не случайно. Дело в том что жиры — это запасной энергетический материал. Когда-то это имело большую роль. Когда в зимнее время еды было мало, человек выживал за счёт жиров. У нас есть депо углеводов – это гликоген печени, который расходуется между приемами пищи, и гликоген в мышцах, который расходуется на работу мышц. Т.е. есть депо. Депо углеводов и жиров.

А вот белок у нас не депонируется. Есть депо коллагена, но нет депо белка. Наш организм просматривает как депо белка мышечную ткань. На самом деле мышцы не являются депо, но в случае, если белка не хватает – в крайнем случае белок расходуются из мышечной ткани. Т.е. хранить белок нам негде. Если организм получает какое-то количество белка, он его сразу же расходует на сиюминутные нужды. А так как функций у белка в нашем организме много, и у нас не создаются запасы белка в организме, часто бывает так, что нам не хватает белка для всех нужд организма. В этом случае наш организм берет белки из мышечной ткани. Даже если вы тренируете эти мышцы. И вы получите обратный результат. Вы можете очень хорошо работать в тренажерном зале, но если организм получает недостаточное количество белка, у вас будет не увеличиваться, наоборот уменьшаться количество мышечной ткани. Самое опасное в этой ситуации (при недостатке белка) — когда организм не сможет брать белок из мышц, он начинает брать белок из сердечной мышцы, из мембран миокарда, сразу нарушается сократительная способность сердечной мышцы. Кстати, никогда не забирается белок из мембран печени, печень важнее для организма.

Функции белка

Теперь перейдём функциям белка. Их огромное количество.

Строительная функция белка

Прежде всего это строительная функция — все наши органы состоят из белков. От количества получаемого с пищей белка зависит состояние наших сосудов, кожи, ногтей, зубов, костей и так далее. Поэтому если у вас, например, ломкие ногти – это не всегда значит, что у вас не хватает кальция. Это может означать недостаток белка. Ногти и даже кости – это не жизнеобеспечивающие ткани. В условиях дефицита организм прежде всего направит белок  на жизнеобеспечение. Наш организм запрограммирован на выживание. Если нам не хватает белка, то небольшое количество, которое мы получаем будет расходоваться на жизненно важные направления. Об этом тоже нужно помнить.

Вы знаете, что в процессе жизни у нас отмирают отработавшие клетки, на их место возникают новые. Это называется регенерация. На то, чтобы клетки восстанавливались, на регенерацию нужно опять таки дополнительные белки. Это особенно важно в периоды бурного роста. Мы знаем, что у детей бывает несколько периодов бурного роста, развития. Если не обеспечить ребёнка в эти периоды полноценным питанием, в том числе полноценным белковым питанием, то мы получим слабое поколение. Это касается абсолютно всех наших тканей. И кишечника, и эпителия, и кожи. Все клетки в нашем организме имеют разный период жизни, но все они возобновляемые. Они возобновляются именно за счет белка.

Транспортная функция белка

Ещё очень важная функция белка – транспортная. У нас в организме есть определённые белки-переносчики. Без этих белков наши клетки не получат никакого питания. Не получат кислорода, вообще ничего не получат! Дело в том, что тот же кислород, те же гормоны – всё переносится белками. Минералы связываются с белком и только с ним переносятся в клетку. Через мембрану клетки очень сложно пройти, через мембрану клетки всё необходимое переносит именно белок. Про гемоглобин все хорошо знают – это белковая молекула с железом, это перенос кислорода. Есть ещё одна белковая молекула в крови, которая запасает запасы железа – называется ферритин. Наверняка вы помните, что при анемии нужно смотреть не только количество гемоглобина, нужно обязательно смотреть и ферритин, белок, который запасает железо.

Рецепторная функция белка

На поверхности мембран клеток есть рецепторы, через которые клетка воспринимает всё извне. Эти рецепторы – это тоже всё белки. Все питательные вещества приходят с белком, связываются с рецепторами (белками), и только после этого попадают в клетку.

Гормональная функция белка

Все гормоны – тоже состоят из белков. Да, к ним что-то ещё добавляется, прикрепляется, но это абсолютно белковые молекулы. Что такое гормоны? Это управление всеми процессами в нашем организме.

Ферментативная функция белков

Все известные (порядка 3000) ферменты – это белки. Это белковые катализаторы. Начиная с расщепления пищи, и заканчивая энзимами, которые работают на уровне клетки и в межклеточном пространстве – это всё белковые молекулы. Что такое катализатор? Это ускоритель! Без катализаторов реакции будут идти, но они будут идти замедленно. Для того, чтобы эти реакции ускорить нужны белковые молекулы, энзимы.

Функция детоксикации

Удаление токсических веществ осуществляется в печени за счёт ферментов, а это тоже белки. То есть обезвреживающая функция тоже лежит на белках.

Защитная функция белка

Это ответ иммунной системы. Гуморальный иммунитет – это полностью белок. Антитела, имунноглобулины, которые вырабатываются в нашем организме, ответ нашего иммунитета – это белки. Если этих иммуноглобулинов не будет вырабатываться в достаточном количестве, то снижается защитная функция. И человек часто болеет, подвержен вирусам, аллергиям, респиратурным, пищевым и прочим расстройствам.

Рост мышечной ткани

Сокращение мышц, координация – это всё – белки. Сама мышца – это белок. Сокращение, расслабление – это тоже белковые молекулы, передающие импульс. Очень часто судороги мы относим к дефициту кальция, дефициту мания. Но это так же может быть дефицит белка. И мы об этом часто забываем. Мы часто говорим о недостатке микронутриентов в наших публикациях. Но при это мы порою забываем о недостатке макронутриента – белка. Нутриента, который не запасается у нас.

Способность крови сворачиваться при различных повреждениях. Это тоже работа белка. Все факторы свёртываемости крови – все они тоже природы.

Наша уникальность, наш генетический код ДНК – это тоже белок. Вся генетическая наша информация – тоже на белке.
Белок – это источник энергии. Если у нас не будет хватать других источников энергии, как источник энергии мы будем использовать белок. Мышцу разложим – получим глюкозу и белок.

Белок очень важен и для нервной системы. Правильное функционирование нервной системы основано на белке. Рецепторы, которые реагируют на раздражение – они белковой природы. Когда рецептор получил сигнал, он должен его передать. Передача нервного импульса осуществляется белковыми тельцами – нейротрансмиттерами.

Видите – никуда без белка!

Ничего в нашем организме не будет функционировать.

Поддержка обмена воды. балансировка уровня жидкости, регуляция — это опять-таки белок. Белки, которые входят в состав клеточных мембран регулируют калий-натриевый насос, регуляцию жидкости. Если не хватает белка, возникают безбелковые отёки — если организм теряет белок.

Даже температура нашего тела – оптимальная для существования белка. 36,6 – это оптимальная температура для существования белковой молекулы. Почему температура выше 40 считается критической для существования жизни? Потому, что если температура выше 40 градусов, белки сворачиваются.

Здоровые волосы, защита волос – это тоже белок. Очень многие средства для ухода за волосами, особенно кондиционеры – содержат белки в своём составе для того чтобы наши волосы были красивыми. Что касается кожи, там основной белок – это коллаген. Коллаген достаточно сложный белок, он отличается от других белков.

Коллаген — особый вид белка, который состоит из множества волокон. В организме человека его примерно 35%. Это главный структурный протеин, формирующий наше тело. Он необходим для упругости кожи, прочности и эластичности связок, крепости и вместе с тем подвижности суставных соединений.

Синтез коллагена — сложный процесс, в котором принимают участие множество ферментов, аминокислот, витаминов и микроэлементов. Молекулы коллагена представляют собой спирали, каждый виток которых содержит остатки аминокислот глицина, пролина и других.

Больше всего коллагена содержится в соединительных тканях, которые осуществляют механическую функцию — кости, хрящ и связки.

Коллагеновые запасы – это кожа. Действие свободных радикалов, паразитарные инфекции (которые очень любят коллаген поедать) ухудшает состояние нашей кожи. Кожа всегда обновляется, поэтому организм всегда должен получать достаточное количество коллагена. Но коллаген через кожу не усваивается. Тот, коллаген, который принимается внутрь – это не наш коллаген, он не усваивается. Но если это полноценный коллаген, он будет раскладываться в желудочно-кишечном тракте на аминокислоты, а потом наша печень, здоровье которой нужно поддерживать, будет синтезировать нам нужный коллаген.

То же самое касается и здоровья костей. Кость и связки – это тот же белок-коллаген. Поэтому людям, занимающимся тяжёлым физическим трудом, спортом (особенно профессиональным) – им нужны дополнительные белки (не коллаген, а именно белки) для полноценного синтеза коллагена.

Мы перечислили основные функции белка в нашем организме.

Сколько нам нужно употреблять белка

Часто возникает вопрос – сколько же нам нужно употреблять белка? Потому что избыток белка это тоже не есть хорошо. И опять таки здесь мнения учёных разошлись. Кто-то считает что достаточно 1 г на кг веса, кто-то считает что надо полтора грамма на килограмм веса, кто-то считает что 2-2,5. Если вы большую часть времени проводите в сидячем-лежачем положении (то есть гиподинамия), то конечно же вам хватит и грамма белка на 1 кг веса. Если вы ведёте активный образ жизни, если это не просто активный, но вы ещё занимаетесь спортом – естественно вам нужно больше белка, 1,5 – 2 грамма. Профессиональным спортсменам, особенно в тяжелых видах спорта, или если у вас тяжелая физическая работа – таким людям нужно 2,5-3 грамма белка на 1кг веса. Существует много различных формул расчёта нормы белка. У мужчин потребность белка на 20% больше чем у женщин.

Чем опасен дефицит белка

Исходя из перечисленных функций – что будет если у вас возникает дефицит белка? Будут анемии, будет хроническая усталость, будут процессы старения, могут быть отёки. Если у вас возникнет дефицит белка – это может привести ко многим неприятным последствиям.

Есть таблицы с указанием количества белка в различных продуктах. Мы можем видеть исходя их них количество получаемого белка в сутки. Правда, есть ещё такой вопрос: сколько полученного белка усвоится в нашем организме? Считается, что изоляты, концентраты, вытяжки, которые содержатся в белковых продуктах НСП – усваиваются на 90%.

Белок яциц (куриных, перепелиных) тоже усваивается на 90-95%. Белки молочных продуктов тоже усваиваются достаточно хорошо. У белков, которые мы получаем из мясных продуктов – у нас идёт другое усвоение. Если в 100 граммах свинины считается, что есть 70 грамм белка – не факт, что все эти 70 грамм белка будут усвоены. Опять же мы ещё говорим о состоянии желудочно-кишечного тракта, это тоже всегда нужно учитывать. Что касается рыбы – 100 грамм мяса можно заменить 120 граммами рыбы, или это может быть 130 грамм творога.

Низкоуглеводная диета Аткинса

Белковые продукты хороши ещё тем, что они имеют либо среднюю, либо низкую калорийность и гликемический индекс. Это очень важно людям у которых высокие колебание сахара в крови. Это очень важно для тех людей которые хотят иметь стройное тело. Но опять таки – исключительно белковые диеты опасны потерей кальция и других минералов. Дело в том, что продукты которые содержат много белка одновременно содержат много фосфора. А большое поступление количество фосфора способствует вымыванию кальция из костей. Вы слышали про кремлёвские диеты, основанные на диете Аткинса? Диета Аткинса содержала несколько этапов. В кремлёвскую диету взяли только один этап, средний, при этом забыв сказать (Аткинс об этом говорил), что обязательно нужны витамины, минералы (кальций в достаточном количестве), флора и так далее. Многие люди использовали такую диету, но при этом теряли суставы, у них были переломы и многие другие побочные явления таких диет. Поэтому нужно ко всему подходить достаточно разумно.

Даже если вы используете белковую диету, необходимо также восполнять дефициты витаминов минералов и всего остального. Необходимое количество углеводов в наш организм также должно поступать. И жиры в наш организм тоже нужно поступать. Роль белков в нашем организме переоценить нельзя.

Белок в период выздоровления

Возможно, вы замечали, что люди с серьёзными заболеваниями, после травм, тяжёлых операций могут быстро терять вес? Недостаток белка в организме может привести к компенсаторному распаду 25 грамм мышечной ткани. В медицинской литературе мы можем прочитать такую информацию, что если человек перенёс реконструктивную операцию на органах желудочно-кишечного тракта (даже при нормальном течении послеоперационного периода), теряет от 10 до 20% массы тела, если он не получает высоко белкового питания. Это говорит о том что в период выздоровления, особенно после тяжелых операций (да даже после гриппа!) – белок особенно необходим. Он необходим для формирования иммунного ответа, он необходим для строительства (потому что какая-то часть тканей гибнет при любом заболевании). Но самое главное белок в таких случаях необходим для того, чтобы предотвратить потерю мышечной ткани. Потому что организм все равно вынужден будет находить белок для своих функций. Если мы не обеспечим полноценное белковое питание, организму придётся брать его из нашей мышечной ткани.

Белок во время роста и развития детей

Помните мы уже говорили о том что в период роста детскому организму необходим дополнительный белок? Полноценное белковое (не только белковое) питание в период роста может активировать внутренние резервы организма и даже нивелировать последствия, например, родовых травм у детей. Метаболический подход, в частности к белковому питанию как основе, может нивелировать врождённые дефициты не только нервной системы, но и многие другие патологии. Что ещё интересно — в периоды в межсезонья или повышенных нагрузках в течение учебного года, у детей могут проявляться и снижение аппетита, и ухудшение самочувствия, хроническая усталость и так далее. И здесь нам очень может помочь легкоусвояемое белковое питание. У кого есть дети — это очень важно понимать. Белок — это движущая сила всего что у нас есть.

Избыток белка в рационе

Не забывайте, что избыток белка – это тоже плохо. Нужно соблюдать эту золотую середину. Дело в том что белковая молекула переваривается сложнее чем жиры или углеводы. В плане переваривания она самая сложная. Для переваривания белковой молекулы требуется большее количество ферментов. Это тоже необходимо учитывать. Потому, что если происходит задержка переваривания белков – происходит гниение и вздутие. Для того чтобы белок мог использоваться, он должен лишаться аммиачных групп. Это очень токсичные группы которые отравляют нашу печень, почки, и самое главное головной мозг. То-есть при этом хорошо должна работать система детоксикации. Если вы идёте на высоко белковое питание, об этом надо помнить. Что интересно, мы говорили о том, что недостаток белка может отразиться на состоянии костей, превышение белка в пище тоже может негативно отразиться на состоянии костей.

Белковое питание от Nature’s Sunshine

В завершение давайте посмотрим что нам предлагает компания НСП В качестве белкового питания. У нас есть белки на любой вкус.

У нас есть совершенно бюджетный вариант Be Pollen (Пчелиная пыльца). Прекрасный источник аминокислот. Там есть витамины и минералы, а также набор аминокислот. У нас есть такой продукт как Пептовит – свободные аминокислоты. Этот продукт обязательно нужно использовать во время выздоровления хотя бы одну таблетку в день (при условии дополнительного полноценного питания). У нас есть два великолепных коктейлей – это Нутри Бёрн и Смарт Мил. Нутри Бёрн мы больше рекомендуем для спортивного питания, Смарт Мил полезен нам всем.

Можно добавлять в эти коктейли ТНТ, можно добавлять туда Солстики. Хотя Смарт Мил сам по себе достаточно сбалансирован – им можно заменять один приём пищи. Некоторые рекомендуют его на завтрак. Но для завтрака только Смарт Мил не совсем подойдёт, всё-таки завтрак должен быть более калорийным, это должно быть не менее 30-35% дневного рациона. Завтра должен быть преимущественно белковым, чтобы запустить все ферментные системы. А в течение дня, в качестве обеда, особенно если у Вас нет возможности полноценно пообедать – это отличное решение. Можно взять с собой нужное количество порошка в шейкере, добавить в него молоко или кефир, или просто воду перед употреблением. По продолжительности Смарт Мила хватает примерно на 3 часа. При употреблении СмартМила вы гарантированно получите необходимую дозировку легкоуваяемого белка.

Итак, Би Полен, Нутри Бёрн, Смарт Мил и Пептовит – это вполне конкретные, четкие источники для восполнение недостатка белка для нашего организма. Это изоляты (концентраты), вытяжки белка – они самые легко усваяемые.

По материалам лекции врача-нутрициолога, кандидата медицинских наук, Поляковой Светланы Михайловны.

Будьте здоровы!

#NSP24online

Биологическая роль белков (функции белков). Химический состав белков

Полипептиды, содержащие больше 51 аминокислоты, относятся к белкам. Белки входят в состав всех клеток и тканей живых организмов. Около 50% сухого вещества клетки приходится на белки.

Белки характеризуются определенным элементарным составом. Химический анализ показал наличие во всех белках углерода (50-55%), кислорода (21-24%), азота (15-18%), водорода (6-7%), серы (0,3-2,5%). В составе отдельных белков обнаружены также фосфор, йод, железо, медь и некоторые другие макро и микроэлементы, в различных, часто очень малых количествах.

Белками (протеинами, от греческого protas – первый, важнейший) называют высокомолекулярные природные полимеры, молекулы которых построены из остатков аминокислот.

Поразительно то, что все белки во всех организмах построены их одного и того же набора – 20-ти аминокислот, каждая из которых не обладает никакой биологической активностью. Что же тогда придает белку специфическую активность, одним ферментативную, другим, гормональную, третьим защитную и т.д.

Ответ довольно прост: белки отличаются друг от друга тем, что каждый имеет свою характерную для него аминокислотную последовательность.


Аминокислоты – это алфавит белковой структуры; соединив их в различном порядке можно получить бесконечное число последовательностей, а, следовательно, и бесконечное количество разнообразных белков, выполняющих различные биологические функции.

1. Ферментативная (каталитическая). В биологических системах почти все реакции катализируются специфическими белками – ферментами. В настоящее время открыто около 300 различных ферментов, каждый из которых служит катализатором определенной биологической реакции. Синтез и распад веществ, их регуляция, перенос химических групп и электронов от одного вещества к другому осуществляется с помощью ферментов.

2. Строительная, структурная функция. Белки образуют основу протоплазмы любой живой клетки, в комплексе с липидами они являются основным структурным материалом всех клеточных мембран всех органелл.

3. Двигательная функция. Любые формы движения в живой природе (работа мышц, движение ресничек и жгутиков у простейших, движение протоплазмы в клетке и т.д.) осуществляется белковыми структурами.

4. Транспортная функция. Перенос различных молекул, ионов осуществляется специфическими белками. Например, белок крови гемоглобин переносит кислород к тканям. Перенос жирных кислот по организму происходит с участием другого белка крови-альбумина.


5. Регуляторная функция. Регуляция углеводного, белкового, липидного обменов осуществляется с помощью гормонов, которые по своему строению относятся к белкам (инсулин) или пептидам (окситоцин, вазопрессин и др.).

6. Защитная – эту функцию выполняют иммуноглобулины (антитела). Они обладают способностью обезвреживать бактерии, вирусы, чужеродные белки, попавшие в организм извне. Процесс свертывания крови, защищающий организм от ее потери, основан на превращениях белка – фибриногена. Кератин – белок волосяного защитного покрова.

7. Фоторецепторные белки: например, родопсин, участвующий в зрительных процессах.

8. Резервные белки используются, как запасной материал для питания развивающегося зародыша и новорожденного организма – это белки семян зернобобовых культур, альбумин – яичный белок, казеин молока. Ферретин – белок животных тканей в котором запасено железо. Резервные белки являются важнейшими компонентами растительной и животной пищи.

Имеется много других белков, функции которых довольно необычны. Например, монеллин – белок, выделенный из африканского растения, имеет очень сладкий вкус. Его изучают как вещество нетоксичное и не способствующее ожирению, с целью использования в пищу вместо сахара. Плазма крови некоторых антарктических рыб содержи белок, обладающий свойствами антифриза.

Технология многих производств основана на переработке белков, изменении их свойств; в кожевенной промышленности, при выделке мехов, натурального шелка, выработке сыров, хлеба и т.д.

Роль белка в организме человека. Недостаток и переизбыток, симптомы, причины и лечение. Белковые продукты

Белок является органическим питательным веществом растительного или животного происхождения, необходимый для роста и обновления клеток в теле человека. Он играет роль строительного материала тканей, находится в мышцах, внутренних органах, костях и коже. Протеин регулирует работу всего организма, обеспечивает его полезными веществами.

Содержание записи:

Состав, структура белков

Белок состоит из цепочек различных аминокислот, которые соединены ковалентной пептидной связью. Полученные образования образуют макромолекулы, которые имеют различную длину и форму. В природе существует около 80 аминокислот, из которых создается неограниченное разнообразие соединений.

В состав образованных макромолекул чаще всего входят такие химические элементы, как: углерод, водород, кислород, азот. Реже – сера и фосфор. Каждый вид белкового соединение имеет определенную структуру. По ней можно судить о составе вещества, его форме, связях между компонентами.

Структура белкаОписание
ПервичнаяОпределяет состав и последовательность соединения аминокислот в цепи.
ВторичнаяПространственная форма полипептидной цепи показывает способ ее скручивания вследствие образования водородных связей. Они могут возникать как внутри одной цепи, так и между другими цепями.
ТретичнаяПредставляет собой трехмерную закрученную спираль, которая образуется и удерживается при помощи дисульфидных мостиков.
ЧетвертичнаяВ таком соединении могут участвовать несколько пептидных цепей, соединенных между собой водородными или ионными связями.

Свойства всех существующих в природе белков зависят от их первичной структуры. Она является индивидуальной, несет наследственную информацию и сохраняется в поколениях.

Каким бывает белок?

Роль белка в организме человека заключается в организации метаболических и физиологических процессов, поддержании иммунной системы тела, обеспечении роста и развития органов, восстановления клеток.

В синтезе белка человека участвуют 22 аминокислоты. Из них 12 шт. – это заменимые аминокислоты, которые могу синтезироваться в организме.

Остальные 10 шт. являются незаменимыми, они могут быть получены только с пищей.  При их недостаточном количестве у человека может наступить истощение, произойти снижение иммунитета, измениться гормональный фон.

Все белковые соединения подразделяются на 2 большие группы:

  • Полноценные белки – это соединения, в которых содержатся все незаменимые аминокислоты.
  • Состав неполноценных белков отличается не полным содержанием в них всех незаменимых аминокислот.

Ценность протеина зависит от его составляющих. Чем большее количество полноценных белков содержится в нем, тем больше он принесет пользы.

Функции белка в организме

Полученные в результате синтеза, все белковые соединения можно условно разделить на несколько групп. Каждая из них выполняет свои определенные функции, которые регулируют работу организма.

Каталитическая функция

Одной из главных задач, которую выполняют белки, является каталитическая функция. При помощи действия биологических катализаторов, которые называются ферментами, происходит увеличение во много раз скорости химических реакций, проходящих в живой клетке.

Нельзя переоценить роль белка в организме человека. Он выполняет жизненноважные функции для организма, в частности Каталитическую.

Ферменты являются самым крупным классом белков, их количество составляет больше 2000.  Именно они обеспечивают все метаболические процессы организма.

Структурная функция

Определенная группа протеинов занимается выполнением структурной функции. Они участвуют в формирование клеточных и внеклеточных структур, обеспечивают прочность и эластичность тканей.

Такими белковыми соединениями являются:

  • Кератин, который содержится в ногтях, волосах человека.
  • Коллаген, являющийся основой соединительной и костной ткани.
  • Эластин является компонентом связок.

Защитная функция

Белок обладает способностью защищать человека от вирусов, бактерий, токсинов, попадающих в организм. Роль таких соединений выполняют антитела, которые синтезирует иммунная система. Они связывают чужеродные вещества, называемые антигенами и нейтрализуют их действие.

Другое защитное действие белков проявляется в способности некоторых их групп к свертываемости крови. В результате действия фибриногена и тромбина, возникает сгусток, который предохраняет человека от потери крови.

Регуляторная функция

Отдельный класс белковых соединений отвечает за регуляторную функцию. Протеины данного направления контролируют обмен веществ, передвижение клетки, ее развитие и видоизменение.

Это осуществляется за счет подвижности ферментов или за счет соединения их с другими веществами. Примерами таких соединений являются: глюкагон, тироксин, соматотропин.

Сигнальная функция

Сигнальная функция соединений основана на работе определенной группы белков, которые передают различные сигналы между клетками или органами тела. Они способствуют регуляции основных процессов, проходящих в организме. Например, такое вещество, как инсулин, обеспечивает необходимый уровень содержания глюкозы в крови.

Взаимодействие клеток между собой происходит при помощи сигнальных белковых соединений. Ими являются цитокины и факторы роста.

Транспортная функция

Данный вид белков активно участвует в транспортировке веществ через клеточные мембраны из одного места в другое. Например, гемоглобин, который входит в состав эритроцитов, переносит кислород из легких в другие органы тела, а из них отправляет назад углекислый газ.

Белок липопротеин транспортирует жиры из печени, инсулин переправляет глюкозу в ткани, а миоглобин создает запас кислорода в мышцах.

Запасная (резервная) функция

Обычно белок не накапливается в организме. Исключение составляют такие соединения: альбумин, содержащийся в яйце и козеин, который находится в козьем молоке. Также, при распаде гемоглобина железо образует с белком сложное соединение, которое тоже может откладываться в резерв.

Рецепторная функция

Данный вид белков находится в цитоплазме или мембранах рецепторов. Они способны принимать, задерживать, передавать сигналы, возникающие от внешнего раздражителя внутрь клетки.

Примерами таких соединений могут служить:

  • опсин;
  • фитохром;
  • протеинкиназа.

Моторная (двигательная) функция

Некоторые виды белков обеспечивают возможность организму двигаться. Другой их важной задачей является изменение форм клеток и субклеточных частиц. Основными соединениями, отвечающими за моторную функцию, являются актины и миозины.

В результате их работы, происходит сокращение и расслабление всех мышц организма, движение внутренних органов.

Нормы белка в организме человека

Роль белка в организме человека имеет важное значение для обеспечения необходимыми питательными веществами клеток тела. Недостаточное употребление продуктов, содержащих полноценные белки, может привести к нарушению основных жизненно важных функций организма.

Количество употребляемого в пищу белка зависит от состояния здоровья, возраста человека, от его активности. Известны случаи индивидуальной непереносимости этого вещества.

Для взрослых

Так как белок невозможно накопить в организме, а его переизбыток может принести вред, то требуется каждый день употреблять в пищу определенное количество протеина. Для этого нужно знать суточную норму потребления белка.

Учеными разных стран проводятся исследования по установлению оптимального количества суточной нормы белка. Эти цифры расходятся между собой. Российские диетологи рекомендуют употреблять 1,0 – 1,2 г – на 1 кг веса человека. Американские врачи увеличивают эту цифру до 1,6 г – на 1 кг веса.

Лучше всего воспользоваться средними показателями. В этом случае взрослому человеку, который ведет малоподвижный образ жизни, требуется 1,2 – 1,3 г белка в сутки на 1 кг массы тела. Если вес человека составляет 80 кг, то за день он должен употребить около 100 г белка. Людям, занимающимся физическим трудом, нужно увеличить норму употребления белка до 1,5 г – на 1 кг веса.

Для детей

Детям белок необходим для правильного развития, роста, поэтому потребность в нем значительно выше, чем у взрослого человека. В самом раннем возрасте суточная норма употребления белка составляет от 3 до 4 г – на 1 кг веса. Для детей школьного возраста эта норма немного снижается, она колеблется от 2 до 3 г белка на 1 кг веса в сутки.

Особенно полезны детям молочные продукты, богатые полноценными белками. Они хорошо перевариваются и легко усваиваются молодым организмом.

При похудении

Многие известные диеты основаны на белковом питании. Людям, желающим похудеть, необходимо больше вводить в свой рацион продукты, содержащие белок. Суточная норма употребления протеина должна быть увеличена до 1,5 г – на 1 кг веса человека.

При проблемах со здоровьем

Многие проблемы со здоровьем возникают у людей при малом употреблении белка. Иногда, для того, чтобы улучшить свое самочувствие, человеку бывает достаточно сбалансировать свое питание, включить в рацион больше белковой пищи.

Мнения диетологов расходятся в том, сколько нужно употреблять белка людям, имеющих какое-либо заболевание. При заболеваниях печени и почек, для того, чтобы снизить с них нагрузку, специалисты рекомендуют уменьшить употребление белка до 0,7 г – на 1 кг веса. В любом случае, необходимую диету больному должен назначать лечащий врач индивидуально.

Для спортсменов

Людям, занимающимся спортом, требуется большое количество протеина для роста мышц тела и увеличения силы. Для них норма употребления белка в сутки должна составлять от 2 до 2,5 г – на 1 кг массы тела.

В некоторых силовых видах спорта, многодневных велосипедных гонках норма может быть увеличена до 3 – 3, 2 г протеина на 1 кг веса.

Симптомы и причины нехватки белка в организме

Чаще всего, основной причиной дефицита белка в организме является неправильное питание человека, употребление продуктов с его недостаточным содержанием. В этом случае организму не хватает аминокислот, необходимых для формирования новых соединений. Он начинает тратить собственные запасы, брать их из мышечной ткани.

Другой причиной белкового «голодания» человека могут быть серьезные заболевания, связанные с повышенным распадом белка. Ими являются: тяжелые инфекционные заболевания, наследственные нарушения обмена веществ, ожоги, патологии почек. Легкие формы нехватки белка обычно проходят без симптомов.

При более сложных случаях проявляются следующие симптомы:

  • Человек становится подверженным частым простудам.
  • Плохо заживают любые повреждения кожи: порезы, ссадины.
  • Человек часто испытывает слабость, вялость, боли в мышцах и суставах.
  • Из-за нехватки белка возможны скачки сахара в крови. Вследствие этого, человек испытывает постоянное чувство голода.
  • Плохое состояние ногтей и волос.
  • Возможны отеки на ногах.

При любых выше перечисленных симптомах недомогания необходимо обратиться к врачу, чтобы он поставил правильный диагноз и назначил лечение.

Признаки и причины переизбытка белка в организме

Роль белка в организме человека выражается в организации основных физиологических процессов, обеспечение жизнедеятельности клеток. Данное соединение является важнейшим компонентом всех пищевых продуктов.

Обычно проблемы, связанные с переизбытком белка, встречаются гораздо реже, чем с его недостатком. Но при употреблении большого количества продуктов с высоким его содержанием, у человека может возникнуть белковое отравление.

Избыточный белок, поступающий с продуктами питания, в печени превращается в глюкозу и мочевину, которые почками выводятся из организма. При длительном употреблении большого его количества могут произойти негативные изменения в организме: нарушение обмена веществ, остеопороз, болезни печени и почек.

Также причиной переизбытка белка могут быть врожденные или приобретенные болезни человека. В этих случаях организм не может расщеплять определенные классы протеинов, которые в течение длительного времени постепенно накапливаются в нем.

Признаками переизбытка белка в организме являются:

  • Постоянное чувство жажды.
  • Возможны проблемы с пищеварением (запоры, вздутие кишечника, диарея).
  • Перепады настроения и плохое самочувствие.
  • Возможен набор веса.
  • Неприятный запах изо рта.
  • Гормональный сбой организма.

Анализы на белок, виды обследований

Для установления правильного диагноза врач выписывает пациенту назначение о прохождении необходимых анализов. По отклонению от нормы какого-либо показателя можно судить о существующих неполадках в организме.

Самыми распространенными из них являются анализы на белок, в которых исследуется и выявляется уровень его содержания в организме. Материалом для этого обычно служит кровь и моча.

Биохимия

Биохимический анализ крови позволяет определить содержание в ней альбумина и С-реактивного белка. Полученный результат дает информацию о работе почек, печени, поджелудочной железы, об обменных процессах в организме.

Нормальное содержание общего белка в крови составляет 6 – 8,3 г/дл. При необходимости врач может назначить дополнительные анализы для того, чтобы выяснить, какой конкретно белок вышел из нормы. Повышенный белок может быть признаком обезвоживания организма. Пониженный показатель общего белка может служить показателем заболевания печени или почек.

Простой анализ мочи

Общий анализ мочи определяет содержание в ней белка. Для такого исследования используется утренняя порция мочи. У здорового человека белка не должно быть в моче. Допускается небольшое его содержание – до 0,033 г/л.

Превышение этого показателя указывает о воспалительных процессах, происходящих в организмах. Также это может признаком хронического заболевания почек.

Анализ мочи

Анализ на общий белок в моче является более развернутым и позволяет оценить степень заболевания пациента. Этот метод определяет низкомолекулярные и специфические белки, которые не выявляются при простом анализе. Потеря большого количества белков с мочой приводит к внешним и внутренним отекам организма и может служить признаком почечной недостаточности.

При таком способе исследования используется суточная моча, которую пациент собирает в течение дня. Хранить ее следует в холодильнике при температуре от +2 до +8 град.

Лечение дефицита белка

Лечение дефицита белка у пациента обязательно проводится под наблюдением врача.

Обычно оно проходит одновременно по двум направлениям:

  1. Восполнение требуемого объема белка в организме, нормализация его обмена. Для этого следует придерживаться диеты с богатым содержанием белка.
  2. Медикаментозное лечение самого заболевания.

Лечение переизбытка белка

Для лечения переизбытка белка требуется в первую очередь отрегулировать питание, снизив употребление продуктов с высоким его содержанием. Так как избыток протеинов нарушает кислотно-щелочной баланс организма, следует употреблять в пищу овощи и фрукты с богатым содержанием калия: картофель, абрикосы, персики, виноград, чернослив.

Эти продукты ощелачивают организм и восстанавливают рН фактор.

Дополнительно врач назначает медикаментозные препараты, содержащие ферменты. Они помогают расщеплению белковых соединений, накопленные организмом.

Источники белка животного происхождения

Роль белка в организме человека незаменима, потому, что он является основным веществом, которое дает телу питание, энергию, участвует в обновлении клеток. Это соединение помогает человеку противостоять болезням, вести активный образ жизни.

Основным источником полноценного белка являются продукты питания животного происхождения. Одним из них является молоко. В 100 г напитка находится около 3 г важного белка, который содержит в себе правильное сочетание необходимых для человека аминокислот.

Во многих молочных продуктах отмечается наличие метионина – аминокислоты, которая обеспечивает нормальную работу печени. Много белка содержится в нежирном твороге. На 100 г продукта приходится около 18 г протеина. Мясо отличается высоким показателем содержания полноценного белка. В зависимости от сорта, в 100 г продукта его находится от 20 г до 30 г.

Белковая ценность рыбы и морепродуктов не уступает мясу. При этом данный продукт легче усваивается. Больше всего белка содержится в тунце, палтусе: на 100 г продукта его приходится от 20 г до 28 г. У яиц отмечается ценный аминокислотный состав. В одном курином яйце содержится около 12 г белка, причем в желтке его в 2 раза больше, чем в белке.

Источники белка растительного происхождения

Дополнительным источникам белка в питании человека являются: бобовые, овощи, фрукты, орехи. Единственным растением, в котором содержится полноценный белок – это соя. Его регулярно употребляют в пищу вегетарианцы или люди, ведущие здоровый образ жизни.

Основные продукты растительного происхождения и содержание в них белка: 

ПродуктСодержание белка, г – на 100 г продукта
Соя35 – 40
Чечевица24
Тыквенные семечки20
Орехи20 – 25
Тофу20
Соевое молоко3
Зеленый горошек5
Брокколи3
Шпинат3
Какао-порошок24
Сухофрукты3 – 5
Гречневая крупа10 – 12
Фасоль6 – 10

Правильное белковое питание для организма

Для сбалансированного питания, поддержания всех внутренних систем организма, человеку необходимо принимать достаточное количество белков, жиров и углеводов. Полное исключение одного из компонентов из рациона питания может привести к необратимым процессам.

Для правильного питания диетологами предлагается придерживаться следующего соотношения веществ: белки должны составлять около 30 % дневного рациона, жиры – 30 %, углеводы – 40 %. При этом, желательно, чтобы около 60 % дневной белковой нормы составляли полноценные белки.

При подсчете необходимого количества белка следует учитывать, что при термообработке его часть разрушается. В продуктах растительного происхождения белки усваиваются организмом на 60 %, а животного – до 90 %.

Особенности белкового питания для роста мышц

При любых интенсивных видах спорта важным значением является увеличение мышечной массы тела, повышение выносливости организма. Это достигается усиленными тренировками и особым питанием, при котором употребляются продукты с высоким содержанием белка.

Лучше всего будет, если меню белкового питания будет составлять врач или тренер спортсмена. Важно правильно рассчитать белковый рацион, количество калорий, углеводов и жиров.

В белковый рацион спортсмена должны входить: обезжиренные молочные продукты, постное мясо, отварной яичный белок, нежирная морская рыба. Питание должно быть дробным – 5 раз в день. После интенсивной тренировки рекомендуется принимать протеиновый коктейль.

В период набора мышечной массы процентное соотношение биологических веществ следующее: 70 % – белка, 30 % – жиры и углеводы. Максимальная продолжительность белковой диеты должна быть не более 1 месяца. Дольше этого времени ее применение может нанести вред организму.

Особенности белкового питания, желающим похудеть

Людям, желающим снизить свой вес, рекомендуется употреблять в пищу продукты с большим содержанием белка. Это позволит постепенно, без вреда своему здоровью избавиться от лишних килограммов.

Белковые продукты по сравнению с углеводными, имеют более низкий гликемический индекс, что способствует снижению сахара в крови и выброса большого количества инсулина. При их употреблении, организм тратит больше времени на переваривание. В результате человек дольше не испытывает чувство голода, у него снижается аппетит, тяга к различным перекусам.

При употреблении пищи, богатой белком, у человека улучшается обмен веществ. При этом организм расходует большее количество калорий, которые тратятся на поддержание и питание мышечной массы. Все это приводит к снижению веса.

Для постепенного похудения в ежедневном питании следует придерживаться следующей пропорции употребляемых веществ: белки должны составлять 50 %, жиры – 30 %, углеводы – 20 %. Рекомендуется после 18:00 употреблять только белковые продукты. 

Роль, которую выполняет белок в организме человека, трудно переоценить. Его дефицит приводит к проблемам со здоровьем, снижению активности и жизненного тонуса. Переизбыток белка тоже вреден для человека. Чтобы этого не происходило, важно подобрать оптимальный рацион питания, при котором организм будет обеспечен всеми необходимыми веществами.

Оформление статьи: Лозинский Олег

Видео о роли белка в организме человека

Как белок влияет на организм? Сколько нужно есть белка:

Белки как основа жизни — Студопедия

Белки считаются основой жизни, потому что большинство из них являются биологическими катализаторами – ферментами (энзимами), способными ускорять химические превращения в миллионы раз. Поэтому в живых организмах могут протекать такие реакции, которые в неживой природе невозможны. В живой клетке практически нет химических реакций, которые протекали бы без участия белков – ферментов. Именно в белковой молекуле скрыты основные загадки сложного строения, поведения и разнообразия живых существ.

Белок представляет собой линейный полимер, мономерами которого являются аминокислоты, имеющие общую формулу:

NH2

R

COOH ,

где R – углеводородный радикал, строение которого и определяет различия между аминокислотами. Всего известно 20 природных аминокислот, входящих в состав белков. Соединение аминокислот происходит за счёт взаимодействия аминогруппы -NH2 одной кислоты с карбоксильной группой -COOH другой, в результате чего образуется прочная ковалентная связь, которая называется пептидной. Цепочки из аминокислот называются полипептидами. В составе одной белковой молекулы может находиться от нескольких десятков до нескольких сотен аминокислот. Количество аминокислот и порядок их соединения строго определены для каждой белковой молекулы. Строго заданная последовательность аминокислот называется первичной структурой белковой молекулы.


Благодаря определённой пространственной ориентации ковалентных химических связей, а также за счёт действия водородных связей цепочка аминокислот закручивается с образованием вторичной структуры белка, которая получила название α-спираль. Между различными участками α-спирали также возникают слабые водородные связи. Эти связи укладывают α-спираль в сложную пространственную структуру, которая называется третичной структурой белка. Иногда в образовании третичной структуры участвует и некоторое количество ковалентных связей. Эта структура строго однозначно определяется порядком соединения аминокислот. Каждой последовательности аминокислот соответствует своя третичная структура со строго определёнными свойствами и функциями белковой молекулы.

Основным свойством всех белковых молекул, определяющим специфику живого, является их способность легко менять свою третичную структуру под действием очень слабых и самых разнообразных внешних воздействий. Такими воздействиями могут быть свет, давление, температура, звук, наличие рядом других молекул, ионов, атомов и т.д. В результате этих воздействий одни водородные связи рвутся, а другие образуются. Молекула меняет свою форму, а следовательно, и функцию. Такие изменения являются обратимыми и называются обратимой денатурацией или конформацией белковых молекул. Именно конформация белков является основой способности живых организмов приспосабливаться к быстро меняющимся условиям окружающей среды, когда изменение условий приводит к изменению работы белковых молекул. Химические реакции и физические процессы, которые не нужны в новых условиях, прекращаются, а нужные реакции и процессы запускаются в действие.


Если воздействие на белки окажется слишком сильным, может произойти необратимая денатурация, когда рвутся или образуются прочные ковалентные связи. Такая денатурация приводит к гибели организма.

Каждый вид организмов представляет собой определённый набор белков, обусловливающих все жизненно важные свойства вида. Чем разнообразней набор белков, тем более сложным и совершенным является организм. В человеческом организме используется более 30 тыс. различных белков. Нормальное содержание белков в клетке составляет 10-20 % сырой массы и 50-80 % сухого вещества.

Помимо основной ферментативной функции белки выполняют и многие другие функции, которые отличают живое вещество от неживого. К таким функциям относится рецепторная функция, состоящая в узнавании специальными белками – рецепторами различных физических и химических факторов среды с последующим изменением внутриклеточных процессов.Двигательная функция осуществляется специальными сократительными белками, к которым, в частности, относятся актин и миозин мышечных волокон. Часть белков выполняют транспортные функции, перемещая нужные вещества в клетку, а отходы – из клетки. Защитную функцию выполняют белки гамма-глобулины, которые связываются с чужеродными молекулами (антигенами), нейтрализуют их и способствуют последующему разложению или выведению из организма. Строительные белки обеспечивают формирование различных клеточных структур с заданными свойствами. Белки могут выполнять и энергетическую функцию. Однако расходование белков в качестве пищи начинается только в предельно критической ситуации, когда заканчиваются основные источники питания: углеводы и жиры.

Возможность беспредельного совершенствования организмов заложена в бесконечном разнообразии структур белковых молекул. Применение математических методов для оценки этого разнообразия показало, что число возможных вариантов строения белков, обусловленное изменением порядка аминокислот, может превышать величину 10100 (см. об этом подробней в гл.6). Как уже было отмечено (п.1.5), это число в миллиарды раз больше числа атомов во Вселенной.

Представленный анализ строения белковых молекул позволяет без использования понятия жизненной силы объяснить причину необычайно большого разнообразия живых организмов и их сложное поведение, с помощью которого они адаптируются к разнообразным условиям окружающей среды.

Роль белков в организме - Science Learning Hub

Белки - это молекулы, состоящие из аминокислот. Они кодируются нашими генами и составляют основу живых тканей. Они также играют центральную роль в биологических процессах. Например, белки катализируют реакции в нашем организме, транспортируют молекулы, такие как кислород, поддерживают наше здоровье как часть иммунной системы и передают сообщения от клетки к клетке.

Синтез белка

Ген - это сегмент молекулы ДНК, который содержит инструкции, необходимые для создания уникального белка.Все наши клетки содержат одни и те же молекулы ДНК, но каждая клетка использует различную комбинацию генов для создания определенных белков, необходимых для выполнения своих специализированных функций.

Синтез белка имеет 2 основных этапа. 1-й этап известен как транскрипция, когда образуется молекула-мессенджер (мРНК). Эта молекула транскрибируется с молекулы ДНК и несет копию информации, необходимой для создания белка. На 2-м этапе молекула мРНК покидает ядро ​​в цитоплазму, где рибосомы клетки считывают информацию и начинают сборку белка в процессе, называемом трансляцией.

Во время трансляции рибосомы считывают последовательность мРНК из трех оснований за раз.Каждая из этих трехбуквенных комбинаций (называемых кодонами) кодирует определенную аминокислоту. Например, последовательность оснований ТТТ кодирует аминокислоту лизин.

Есть 4 основания (аденин, тимин, гуанин и цитозин) и, следовательно, 64 (4 3 ) возможных кодонов, определенных с использованием некоторой комбинации 3 оснований. Однако для построения всех белков в нашем организме требуется всего 20 аминокислот (некоторые аминокислоты определяются более чем одним кодоном). Именно конкретная последовательность аминокислот определяет форму и функцию белка.

На синтез белка, как и на многие другие биологические процессы, могут влиять факторы окружающей среды. К ним относятся питание матери, температурный стресс, уровень кислорода и воздействие химикатов.

Различные типы белков

В нашем организме есть много разных типов белков. Все они играют важную роль в нашем росте, развитии и повседневном функционировании. Вот несколько примеров:

  • Ферменты - это белки, которые облегчают биохимические реакции, например, пепсин - это пищеварительный фермент в желудке, который помогает расщеплять белки в пище.
  • Антитела - это белки, вырабатываемые иммунной системой для удаления посторонних веществ и борьбы с инфекциями.
  • ДНК-ассоциированные белки регулируют структуру хромосом во время деления клеток и / или играют роль в регуляции экспрессии генов, например, гистоны и белки когезина
  • Сократительные белки участвуют в сокращении и движении мышц, например, актин и миозин
  • Структурные белки обеспечивают поддержку в нашем организме, например, белки в наших соединительных тканях, такие как коллаген и эластин.
  • Гормональные белки координируют функции организма, например, инсулин контролирует концентрацию сахара в крови, регулируя поглощение глюкозы клетками.
  • Транспортные белки перемещают молекулы по нашему телу, например, гемоглобин переносит кислород по крови.

Альтернативные роли белков

Каждый белок играет определенную роль в нашем организме. Однако ученые обнаружили, что некоторые белки выполняют более одной роли.

Например, д-р Джулия Хорсфилд возглавляет группу по структуре и развитию хромосом в Университете Отаго.Ее лаборатория изучает, как белки когезина, которые регулируют структуру хромосом во время деления клеток, также участвуют в обеспечении переключения генов

.

Белок: источники, дефицит и потребности

Белки - это большие молекулы, которые необходимы нашим клеткам для правильного функционирования. Они состоят из аминокислот. Структура и функции нашего тела зависят от белков. Без них невозможно регулирование работы клеток, тканей и органов.

Мышцы, кожа, кости и другие части человеческого тела содержат значительное количество белка, включая ферменты, гормоны и антитела.

Белки также работают как нейротрансмиттеры.Гемоглобин, переносчик кислорода в крови, представляет собой белок.

Поделиться в PinterestПротеиновые молекулы необходимы для функционирования каждой клетки в организме. Организм синтезирует некоторые белки из продуктов, которые мы едим.

Белки - это длинные цепочки аминокислот, которые составляют основу всего живого. Они подобны машинам, которые заставляют функционировать все живые существа, будь то вирусы, бактерии, бабочки, медузы, растения или человек.

Человеческое тело состоит примерно из 100 триллионов клеток. В каждой клетке есть тысячи различных белков.Вместе они заставляют каждую клетку выполнять свою работу. Белки подобны крошечным машинам внутри клетки.

Аминокислоты и белки

Белок состоит из аминокислот, а аминокислоты являются строительными блоками белка. Есть около 20 аминокислот.

Эти 20 аминокислот могут быть расположены миллионами различных способов для создания миллионов различных белков, каждый из которых выполняет определенную функцию в организме. Структуры различаются в зависимости от последовательности, в которой сочетаются аминокислоты.

20 различных аминокислот, которые организм использует для синтеза белков: аланин, аргинин, аспарагин, аспарагиновая кислота, цистеин, глутаминовая кислота, глутамин, глицин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, пролин, серин, треонин, триптофан, тирозин и валин.

Аминокислоты - это органические молекулы, состоящие из углерода, водорода, кислорода, азота и иногда серы.

Это аминокислоты, которые синтезируют белки и другие важные соединения в организме человека, такие как креатин, пептидные гормоны и некоторые нейротрансмиттеры.

Типы белка

Иногда мы слышим, что существует три типа белковой пищи:

Полноценные белки : Эти продукты содержат все незаменимые аминокислоты. В основном они встречаются в продуктах животного происхождения, таких как мясо, молочные продукты и яйца.

Неполные белки : Эти продукты содержат по крайней мере одну незаменимую аминокислоту, поэтому белковый баланс не сбалансирован. Растительные продукты, такие как горох, фасоль и злаки, в основном содержат неполноценный белок.

Дополнительные белки : Они относятся к двум или более продуктам, содержащим неполные белки, которые люди могут комбинировать для обеспечения полноценного белка.Примеры включают рис и бобы или хлеб с арахисовым маслом.

Что делают белки?

Белки играют роль почти во всех биологических процессах, и их функции сильно различаются.

Основные функции белков в организме - строить, укреплять и восстанавливать или заменять такие вещи, как ткани.

Они могут быть:

  • структурными, такими как коллаген
  • гормональными, такими как инсулин
  • носителями, например, гемоглобином
  • ферментами, такими как амилаза

Все это белки.

Кератин - структурный белок, укрепляющий защитные покрытия, например, волосы. Коллаген и эластин также выполняют структурную функцию, и они также обеспечивают поддержку соединительной ткани.

Большинство ферментов являются белками и катализаторами, что означает, что они ускоряют химические реакции. Они необходимы, например, для дыхания в клетках человека или фотосинтеза у растений.

Белок является одним из важнейших питательных веществ или макроэлементов в рационе человека, но не весь белок, который мы едим, превращается в белки в нашем организме.

Когда люди едят продукты, содержащие аминокислоты, эти аминокислоты позволяют организму создавать или синтезировать белки. Если мы не потребляем некоторые аминокислоты, мы не будем синтезировать достаточно белков для правильного функционирования нашего организма.

Также есть девять незаменимых аминокислот, которые человеческий организм не синтезирует, поэтому они должны поступать с пищей.

Все пищевые белки содержат часть каждой аминокислоты, но в разных пропорциях.

Желатин отличается тем, что он содержит большое количество некоторых аминокислот, но не весь их диапазон.

Девять незаменимых кислот, которые человеческий организм не синтезирует: гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан и валин.

Продукты, содержащие эти девять незаменимых кислот примерно в равных пропорциях, называются полноценными белками. Полноценные белки в основном поступают из животных источников, таких как молоко, мясо и яйца.

Соя и киноа - растительные источники полноценного белка. Сочетание красной фасоли или чечевицы с цельнозерновым рисом или арахисового масла с цельнозерновым хлебом также обеспечивает полноценный белок.

Организму не нужны все незаменимые аминокислоты при каждом приеме пищи, потому что он может использовать аминокислоты из недавних приемов пищи для образования полноценных белков. Если у вас достаточно белка в течение дня, риска дефицита нет.

Другими словами, рекомендуемое питательное вещество - это белок, но на самом деле нам нужны аминокислоты.

Дефицит белка из-за низкого потребления белка с пищей необычен как изолированное состояние в США.

Диетические рекомендации для американцев на 2015–2020 гг. белок.Для детей от 10 до 30 процентов.

По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), мужчины в Соединенных Штатах получают в среднем 16,1 процента калорий из белка, а женщины - 15,6 процента.

Однако во всем мире недостаток белка в рационе питания вызывает беспокойство, особенно когда он затрагивает детей. Это может привести к проблемам с истощением, таким как квашиоркор и маразм. Это может быть опасно для жизни.

Дефицит также может возникнуть, если у человека есть состояние здоровья, например:

Очень низкое потребление белка может привести к:

  • слабому мышечному тонусу
  • отеку, который набухает из-за задержки жидкости
  • тонкий и ломкий волосы
  • поражения кожи
  • у взрослых, потеря мышечной массы
  • у детей, задержка роста

Биохимические тесты могут показать низкий уровень сывороточного альбумина и дисбаланс гормонов.

Поделиться в PinterestБелковые продукты не обязательно должны быть мясными. Морепродукты, яйца, бобовые и фасоль содержат белок.

Вопрос о том, сколько именно белка нужно человеку, остается предметом споров.

FDA рекомендует взрослым потреблять 50 граммов протеина в день в рамках диеты, состоящей из 2000 калорий. Суточная норма человека может быть выше или ниже в зависимости от его потребности в калориях.

Однако указать точные суммы сложно, поскольку играет роль ряд факторов, таких как возраст, пол, уровень активности и статус, например беременность.

Другие переменные включают долю аминокислот, доступных в определенных белковых продуктах, и усвояемость отдельных аминокислот. Также остается неясным, как метаболизм белка влияет на потребность в потреблении белка.

По данным Министерства сельского хозяйства США (USDA), следующие продукты будут обеспечивать около 1 унции белка на одну порцию, перечисленную ниже:

  • одна унция нежирного мяса, птицы, морепродуктов
  • одна унция мяса, птицы или морепродуктов
  • одно яйцо
  • одна столовая ложка арахисового масла
  • половина унции орехов или семян
  • четверть стакана вареной фасоли или гороха

USDA рекомендует потреблять от 5 до 7 унций белковой пищи в день для большинство людей старше 9 лет.

В них есть калькулятор, с помощью которого можно легко определить, сколько белка и других питательных веществ нужно человеку.

Белок и калории

Белок обеспечивает калории. Один грамм белка содержит 4 калории. В одном грамме жира 9 калорий.

Средний американец потребляет около 16 процентов своих калорий из белков животного или растительного происхождения.

Было высказано предположение, что американцы получают слишком много калорий из белка, но теперь некоторые эксперты называют это «неправильным восприятием».”

Белок и потеря веса

Некоторые диеты рекомендуют употреблять больше белка, чтобы похудеть.

Результаты обзора, опубликованного в 2015 году, показывают, что соблюдение определенного типа высокопротеиновой диеты может способствовать снижению веса, но требуется дополнительная работа, чтобы определить, как эффективно применять такую ​​диету.

Добавление белка к существующей диете вряд ли приведет к потере веса, но замена жира и сахара белком может помочь. Замена продуктов с высоким содержанием клетчатки, таких как фрукты, овощи и цельнозерновые продукты, белковыми продуктами может иметь отрицательный эффект.

Люди должны учитывать свое общее потребление и пищевые привычки при таких изменениях и поговорить с врачом, прежде чем что-то делать.

Поделиться на PinterestПротеиновые коктейли и добавки популярны среди спортсменов, но людям следует использовать их с осторожностью.

Употребление большего количества белка может повысить мышечную силу и способствовать похуданию и сжиганию жира. Однако это зависит от общего количества потребляемой пищи и уровня активности человека.

Спортсмены и бодибилдеры должны убедиться, что у них достаточно белка для наращивания и восстановления мышц, и это может быть больше минимального количества.

В настоящее время доступен широкий спектр протеиновых добавок, многие утверждают, что они способствуют снижению веса и увеличению мышечной массы и силы.

Тем не менее, большинство спортсменов могут получать достаточное количество белка из сбалансированной диеты и без добавок.

Некоторые добавки могут также содержать запрещенные или вредные для здоровья вещества.

Есть некоторые свидетельства того, что избыток белка может увеличить риск остеопороза или проблем с почками.

Одно исследование показало, что сывороточный протеин может влиять на метаболизм глюкозы и синтез мышечного протеина.Другое исследование пришло к выводу, что по крайней мере один тип сывороточной добавки может уменьшить жировые отложения и сохранить мышечную массу при использовании низкокалорийной диеты.

По данным Мичиганского университета (UOM), одно исследование показало, что сывороточный протеин улучшает работоспособность велосипедистов, а другое предполагает, что он может привести к потере костной массы и остеопорозу, хотя это также может быть связано с другими факторами.

Единица измерения указывает, что любой, кто использует сывороточный протеин, не должен потреблять более 1.2 грамма на каждые 2,2 фунта веса тела.

Кроме того, сывороточный протеин и аналогичные продукты в качестве пищевых добавок не имеют одобрения FDA. Это означает, что их содержимое практически не контролируется.

Всем, кто рассматривает возможность приема протеиновых добавок в фитнес-целях, следует поговорить с врачом, специализирующимся на спортивной медицине.

Для большинства людей разнообразная и здоровая диета обеспечит достаточным количеством белка.

Увеличение потребления белка не обязательно означает употребление большего количества стейков.Есть и другие варианты, которые помогут вам обеспечить полноценное потребление белка.

Вот несколько советов:

  • Ешьте разнообразные белковые продукты, выбирая из рыбы, мяса, сои, бобов, тофу, орехов, семян и так далее.
  • Выбирайте нежирное мясо, птицу и молочные продукты и удалите жир с мяса. Выбирайте меньшие порции и избегайте мясных продуктов, так как они содержат натрий.
  • Используйте методы приготовления, при которых не добавляется лишний жир, например приготовление на гриле.
  • Проверьте ингредиенты в «протеиновых батончиках», так как они также могут содержать много сахара.
  • Выбирайте более здоровые версии своих обычных любимых блюд, например, грубый хлеб, а не белый хлеб и несладкое арахисовое масло.
  • Поэкспериментируйте с растительными белками, такими как бобы, чечевица и соевые продукты.
  • Выбирайте продукты, богатые питательными веществами, которые имеют другие преимущества, например, клетчатку.

Q:

Опасно ли использование протеиновых коктейлей и сывороточного протеина в диете для похудения?

A:

Протеиновые коктейли и сывороточный протеин приемлемы для включения в план здоровой диеты для похудания, если общее дневное потребление белка не всегда превышает рекомендуемую дневную норму белка, и пока человек заменяет другие источники калорий белками, а не просто добавляет калорий в свой день.

Сильно превышение потребности в белке может нанести вред здоровью человека, включая повреждение почек и обезвоживание.

Катерина Маренго LDN, RD Ответы отражают мнение наших медицинских экспертов. Весь контент носит исключительно информационный характер и не может рассматриваться как медицинский совет. .

белков | Определение, структура и классификация

Белок , очень сложное вещество, которое присутствует во всех живых организмах. Белки имеют большую питательную ценность и непосредственно участвуют в химических процессах, необходимых для жизни. Важность белков была признана химиками в начале 19 века, в том числе шведским химиком Йенсом Якобом Берцелиусом, который в 1838 году ввел термин белок , слово, производное от греческого prōteios , что означает «удерживать первое место».”Белки видоспецифичны; то есть белки одного вида отличаются от белков другого вида. Они также специфичны для органов; например, в пределах одного организма мышечные белки отличаются от белков мозга и печени.

Синтез белка

Синтез белка.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Популярные вопросы

Что такое белок?

Белок - это встречающееся в природе чрезвычайно сложное вещество, состоящее из аминокислотных остатков, соединенных пептидными связями.Белки присутствуют во всех живых организмах и включают многие важные биологические соединения, такие как ферменты, гормоны и антитела.

Где происходит синтез белка?

Где хранится белок?

Белки не хранятся для дальнейшего использования в животных. Когда животное потребляет избыток белков, они превращаются в жиры (глюкозу или триглицериды) и используются для снабжения энергией или создания энергетических запасов. Если животное не потребляет достаточное количество белка, организм начинает расщеплять богатые белком ткани, такие как мышцы, что приводит к истощению мышц и, в конечном итоге, к смерти, если дефицит является серьезным.

Что делают белки?

Белки необходимы для жизни и необходимы для широкого спектра клеточной деятельности. Белковые ферменты катализируют подавляющее большинство химических реакций, происходящих в клетке. Белки обеспечивают многие структурные элементы клетки и помогают связывать клетки вместе в ткани. Белки в форме антител защищают животных от болезней, и многие гормоны являются белками. Белки контролируют активность генов и регулируют экспрессию генов.

Белковая молекула очень велика по сравнению с молекулами сахара или соли и состоит из множества аминокислот, соединенных вместе, чтобы образовать длинные цепи, подобно тому, как бусинки расположены на нити. Существует около 20 различных аминокислот, которые естественным образом встречаются в белках. Белки с аналогичной функцией имеют сходный аминокислотный состав и последовательность. Хотя пока невозможно объяснить все функции белка на основе его аминокислотной последовательности, установленные корреляции между структурой и функцией можно отнести к свойствам аминокислот, из которых состоят белки.

пептид

Молекулярная структура пептида (небольшого белка) состоит из последовательности аминокислот.

© raimund14 / Fotolia

Растения могут синтезировать все аминокислоты; животные не могут, хотя все они необходимы для жизни. Растения могут расти в среде, содержащей неорганические питательные вещества, обеспечивающие азот, калий и другие вещества, необходимые для роста. Они используют углекислый газ, содержащийся в воздухе, в процессе фотосинтеза для образования органических соединений, таких как углеводы.Однако животные должны получать органические питательные вещества из внешних источников. Поскольку содержание белка в большинстве растений низкое, очень большое количество растительного материала требуется животным, таким как жвачные животные (например, коровы), которые едят только растительный материал для удовлетворения своих потребностей в аминокислотах. Нежвачные животные, в том числе люди, получают белки в основном от животных и их продуктов, например мяса, молока и яиц. Семена бобовых все чаще используются для приготовления недорогой, богатой белком пищи ( см. питание человека).

бобовые; аминокислота

Бобовые, такие как фасоль, чечевица и горох, богаты белком и содержат много незаменимых аминокислот.

© Elenathewise / Fotolia

Содержание белка в органах животных обычно намного выше, чем в плазме крови. Например, в мышцах содержится около 30 процентов белка, в печени - от 20 до 30 процентов, а в красных кровяных тельцах - 30 процентов. Более высокий процент белка содержится в волосах, костях и других органах и тканях с низким содержанием воды.Количество свободных аминокислот и пептидов у животных намного меньше количества белка; Белковые молекулы производятся в клетках путем поэтапного выравнивания аминокислот и попадают в жидкости организма только после завершения синтеза.

Сэкономьте 50% на подписке Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сегодня

Высокое содержание белка в некоторых органах не означает, что важность белков связана с их количеством в организме или ткани; напротив, некоторые из наиболее важных белков, таких как ферменты и гормоны, присутствуют в очень малых количествах.Важность белков в основном связана с их функцией. Все идентифицированные ферменты являются белками. Ферменты, которые являются катализаторами всех метаболических реакций, позволяют организму накапливать химические вещества, необходимые для жизни - белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и липиды, - превращать их в другие вещества и разлагать их. Жизнь без ферментов невозможна. Есть несколько белковых гормонов с важными регуляторными функциями. У всех позвоночных респираторный белок гемоглобин действует как переносчик кислорода в крови, транспортируя кислород от легких к органам и тканям тела.Большая группа структурных белков поддерживает и защищает структуру тела животного.

гемоглобин

Гемоглобин - это белок, состоящий из четырех полипептидных цепей (α 1 , α 2 , β 1 и β 2 ). Каждая цепь присоединена к группе гема, состоящей из порфирина (органическое кольцеобразное соединение), присоединенного к атому железа. Эти комплексы железо-порфирин обратимо координируют молекулы кислорода, что напрямую связано с ролью гемоглобина в переносе кислорода в крови.

Encyclopædia Britannica, Inc. .

Роль питания в метаморфозе дрозофил

Метаморфозы - одно из самых волшебных и вдохновляющих зрелищ в мире природы. Все мы слышали знакомую историю Эрика Карла « Очень голодная гусеница », в которой домашняя гусеница жадно ест, а затем таинственным образом исчезает в коконе и чудесным образом превращается в элегантную бабочку.

Фактически, все голометаболические насекомые претерпевают метаморфоз. Голометаболические насекомые - это насекомые, у которых есть четыре различных стадии развития: эмбрион, личинка, куколка и взрослая особь.Наиболее изученным голометаболическим насекомым является вид плодовой мухи Drosophila melangogaster . Для наших целей мы проанализируем развитие Drosophila как представителя всех голометаболических насекомых.

Четыре стадии жизненного цикла голометаболических насекомых: эмбрион, личинка, куколка и взрослая особь.

Итак, как именно возникает это явление?

Оказывается, голодная гусеница не зря наедалась! Питание играет ключевую роль.Для всех голометаболических насекомых необходимо достичь критического веса, прежде чем может начаться метаморфоза. Теперь зададим вопрос:

Как человек определяет, что он достиг критического веса?

Группа ученых из Вашингтонского университета решила проверить именно этот вопрос и опубликовала свои результаты в статье Кристен Мирт, Джеймс «Роль переднегрудной железы в определении критического веса для метаморфоза у Drosophila melangogaster, ». W.Трумэн и Линн М. Риддифорд.

В статье два гормона участвуют в подавлении роста личиночных и имагинальных тканей: экдистероид (экдистерон) и ювенильный гормон, оба регулируются переднегрудной железой.

Авторы предположили, что инсулинозависимый рост переднегрудной железы был частью механизма, который оценивает достижение критического веса. Чтобы проверить свою гипотезу, они проверили ткани, которые могут быть задействованы в оценке размера.В частности, они сверхэкспрессировали PI3K или Dp110, чтобы увеличить определенные ткани по сравнению с размером тела личинки. И наоборот, они сверхэкспрессировали PTEN, чтобы уменьшить свой размер. Они предсказали, что если орган будет участвовать в оценке размера, то усиление его роста приведет к появлению маленьких взрослых особей, тогда как подавление его роста приведет к аномально большим взрослым особям.

Координация роста организма посредством передачи сигналов инсулина и экдизона. Переднегрудная железа выделяет экдизон, который активирует рецептор экдизона в клетках жирового тела, производя неизвестный фактор X.Этот фактор может подавлять рост, подавляя высвобождение инсулиноподобных пептидов из клеток, продуцирующих инсулин. Инсулиноподобные пептиды активируют рецептор инсулина и сигнальный путь PI3K, активируя гены, подавляющие рост.

Чтобы лучше понять производимые манипуляции, важно немного знать о пути передачи сигналов инсулина у дрозофилы. Лучшее объяснение, которое я нашел по этой теме, было в обзоре, написанном теми же авторами, под названием «Оценка размера и контроль роста: как определяется размер взрослой особи у насекомых.»Кристен К. Мирт и Линн М. Риддифорд. Рецептор инсулина дрозофилы (InR) играет разные роли в росте личинок до и после критического веса. Каскад InR, по-видимому, участвует в регуляции развития и находится после события оценки размера, происходящего при критическом весе. Инсулиноподобные пептиды дрозофилы являются вероятными лигандами для InR. InR, в свою очередь, активирует субстрат, который рекрутирует Dp110 (PI3K) на мембрану через свой адаптерный белок p60. Dpp10 преобразует PIP2 в PIP3.Накопление PIP3 в мембране приводит к усилению роста клеток. PTEN - это фосфатаза, которая превращает PIP3 в PIP2, подавляя тем самым рост клеток. Баланс между клеточными уровнями PIP3 и PIP2, регулируемый Dp110 и PTEN, делает ткани больше или меньше.

Сигнальные пути инсулина, участвующие в контроле зависимого от питания роста у Drosophia

Они обнаружили, что изменение размера переднегрудных желез вызывает изменения в размере, что позволяет предположить, что они могут участвовать в оценке размера.

Рисунок 3: A и C показывают переднегрудные железы (PG) личинки из контрольных культур, тогда как B и D показывают личинки с увеличенными PG.

Личинки с переднегрудными железами, которые были увеличены за счет сверхэкспрессии PI3K, значительно снизили критический вес и превратились в крошечных взрослых особей.

Рисунок 3F: Слева: куколка, сформированная из контрольной культуры. Справа: куколка, образованная личинкой с увеличенными ПГ.

Они пришли к выводу, что инсулинозависимый рост переднегрудной железы участвует в определении момента достижения критического веса.Кроме того, есть свидетельства того, что сигналом, участвующим в оценке размера, является концентрация экдистероидов. У личинок с увеличенными железами у особей было обнаружено усиление транскрипции двух генов, кодирующих ферменты, участвующие в синтезе экдистероидов: фантома, и без тела, и гена, индуцируемого экдистероидами, E74B, что указывает на повышенную передачу сигналов экдистероидов.

Кроме того, личинки, у которых был подавлен рост переднегрудной железы, демонстрировали фенотип избыточного роста, но если их кормили пищей, содержащей экдистероиды, они превращались в нормальные размеры.Скорее всего, при оценке размера важны концентрации экдистероидов.

Учитывая полученные данные, ученые предложили модель для оценки размеров у дрозофилы:

Инсулиновый путь контролирует рост всех тканей и может непосредственно входить в систему оценки размера, контролируя рост переднегрудной железы. Таким образом, механизм, который контролирует размер взрослого человека, объединяет оба пути, участвующие в контроле роста, зависящего от питания, и пути, регулирующие переходы в развитии.Докритический вес, JH подавляет секрецию проторацикотропного гормона (PTTH), который подавляет синтез экдистероидов переднегрудными железами. После достижения критического веса синтез JH отключается, позволяя высвобождать PTTH. ПТТГ вызывает секрецию экдистероидов, которая вызывает прекращение кормления и начало метаморфоза.

У этой статьи было много сильных сторон. Я нашел его ясным и хорошо организованным. Изображения мух и желез были четко сфокусированы и легко различимы.Визуализации данных, таблицы и графики измерений на мухах также было относительно легко интерпретировать. Кроме того, экспериментальные процедуры были подробно описаны в конце статьи, включая рецепты рациона мух, способы измерения роста и протокол проведения иммуноферментного анализа.

Артикул:

Мирт, К., Трумэн, Дж. и Риддифорд, Л.М. (2005). Роль переднегрудного отдела в определении критического веса метаморфоза у Drosophila melangogaster . Curr.Biol . 15 , 1796–1807.

Мирт, К. и Риддифорд, Л.М. (2007). Оценка размера и контроль роста: как определяется размер взрослых насекомых. BioEssays . 29 , 344-354.

Цитирование изображений:

Жизненный цикл Drosophila melangogaster : http://3-b-s.eu/drosophila%20melanogaster%20lifecycle.html

Изображения инсулино-сигнального пути (второе и третье изображения): http: //www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17373657

Drosophila изображения во время разработки из эксперимента: http://www.cell.com/current-biology/retrieve/pii/S0960982205010444

.

Характеристики жизни

Биология - это изучение жизни и живых организмов. Пока люди смотрели на окружающий мир, люди изучали биологию. Даже в те дни, когда еще не было письменной истории, люди знали и передавали информацию о растениях и животных.

Современная биология действительно началась в 17 веке. В то время Антон ван Левенгук из Голландии изобрел микроскоп, а Уильям Харви из Англии описал кровообращение.Микроскоп позволил ученым обнаружить бактерии, что привело к пониманию причин болезней, а новые знания о том, как работает человеческий организм, позволили другим найти более эффективные способы лечения болезней. Все эти новые знания необходимо было привести в порядок, и в 18 - годах шведский ученый Карл Линней классифицировал все живые существа по биологическим семействам, которые мы знаем и используем сегодня.

В середине 19-го -го века, незаметно для всех, австрийский монах Грегор Мендель создал свои законы наследования, положив начало изучению генетики, которая сегодня является такой важной частью биологии.В то же время, путешествуя по миру, Чарльз Дарвин сформулировал центральный принцип естественного отбора современной биологии как основы эволюции.

Трудно поверить, но природа вирусов стала очевидной только во второй половине 19-го -го -го века, и первый шаг на этом пути открытий был сделан русским ботаником Дмитрием Ивановским в 1892 году.

В 20 -м веке биологи начали понимать, как живут растения и животные, и передавать свою генетически закодированную информацию следующему поколению.С тех пор, отчасти благодаря развитию компьютерных технологий, в области биологии были достигнуты большие успехи; это область постоянно растущих знаний.

За последние несколько сотен лет биология изменилась с сосредоточения внимания на структуре живых организмов к изучению того, как они работают или функционируют. За это время биологи многое узнали о здоровье и болезнях, о генах, которые контролируют деятельность нашего тела, и о том, как люди могут контролировать жизнь других организмов.Нам необходимо понимать, как наша деятельность влияет на окружающую среду, как люди могут взять на себя ответственность за свое здоровье и благополучие и как мы должны быть осторожны, чтобы установить соответствующие правила использования нашей генетической информации.

Сегодня биологи делают фантастические открытия, которые коснутся всей нашей жизни. Эти открытия дали нам возможность формировать нашу собственную эволюцию и определять тип мира, в котором мы будем жить. Последние достижения, особенно в области генной инженерии, резко повлияли на сельское хозяйство, медицину, ветеринарию и промышленность, и наше мировоззрение изменилось. революционизировались современными достижениями в области экологии.Никогда не было более захватывающего и важного времени для изучения биологии.

Биология - это научное исследование жизни. Но что есть жизнь? Когда мы видим птицу на камне, может показаться очевидным, что птица живая, а камень нет, но что именно делает птицу живой, а камень нет? На протяжении всей истории мыслители во многих областях пытались дать определение жизни. Хотя они не смогли дать общепринятого определения, большинство ученых согласны с тем, что все живые существа обладают некоторыми основными характеристиками:

■ Живые существа состоят из организованных структур.

■ Живые существа размножаются.

■ Живые существа растут и развиваются.

■ Живое питание.

■ Живые существа дышат.

■ Выделения и отходы живых организмов.

■ Живые существа реагируют на свое окружение.

■ Живые существа двигаются.

■ Живые существа контролируют свое внутреннее состояние.

■ Живые существа могут развиваться.

Неживые системы могут проявлять некоторые характеристики живых существ, но жизнь - это комбинация всех этих характеристик.

Организация. Все вещи состоят из химикатов, но в живых существах химические вещества упакованы в высокоорганизованные структуры. Основная структура жизни - это клетка. Сами клетки содержат небольшие органеллы, которые выполняют определенные функции. Клетка может существовать сама по себе или в ассоциации с другими клетками, образуя ткани и органы. Из-за их высокоорганизованной структуры живые существа как организмы.

Репродукция. Размножение - это способность производить других особей того же вида.Он может быть половым или бесполым. Воспроизведение включает репликацию ДНК. Это химическое вещество содержит генетическую информацию, которая определяет характеристики организма, в том числе то, как он будет расти и развиваться. Дальнейшее существование жизни зависит от воспроизводства, и это, пожалуй, самая характерная черта живых существ. Воспроизведение допускает как преемственность, так и изменение. На протяжении бесчисленных поколений это позволило видам стать хорошо приспособленными к своей среде, а жизнь постепенно эволюционировала в более сложные формы.

Рост и развитие. Все организмы должны расти и развиваться, чтобы достичь размера и уровня сложности, необходимых для завершения их жизненного цикла. Рост - это относительно постоянное увеличение размеров организма. Это происходит за счет поглощения веществ из окружающей среды и включения их во внутреннюю структуру организма. Рост можно измерить увеличением линейных размеров (длина, высота и т. Д.), Но лучше всего измерять его по сухому весу, поскольку это устраняет временные изменения, вызванные потреблением воды, которые не рассматриваются как рост.Развитие предполагает изменение формы и формы организма по мере его взросления. Обычно это сопровождается увеличением сложности.

Кормление. Живые существа постоянно преобразуют одну форму энергии в другую, чтобы остаться в живых. Хотя во время этих преобразований энергия не разрушается, всегда образуется тепло. Тепло - это форма энергии, которую нельзя использовать для управления биологическими процессами, поэтому ее иногда считают «потраченной впустую».

Живые существа должны периодически обновлять свои запасы энергии из окружающей среды, чтобы продолжить преобразование энергии и восполнить «потерянную энергию».Они также должны получать питательные вещества, химические вещества, из которых состоит их тело, или помогать им выполнять свои биологические процессы. Живые существа получают энергию и питательные вещества, питаясь или поедая другие организмы, или делая себе пищу из простых неорганических химикатов, используя энергию солнечного света или химических реакций.

Дыхание. Живым существам нужна энергия, чтобы оставаться в живых и выполнять работу. Хотя пища содержит энергию, она не может быть использована напрямую.Его нужно сломать.

Энергия, выделяющаяся при распаде, используется для производства АТФ (аденозинтрифосфата) в процессе, называемом дыханием. АТФ - это молекула, богатая энергией, и это единственное топливо, которое можно использовать непосредственно для запуска метаболических реакций в живых организмах.

Экскреция. Энергетические преобразования, происходящие в организме, связаны с химическими реакциями. Химические реакции, происходящие в организме, называются метаболическими реакциями.

В ходе этих реакций образуются отходы, некоторые из которых ядовиты, поэтому их необходимо каким-либо образом утилизировать.Удаление продуктов обмена веществ называется экскрецией.

Отзывчивость. Все живые существа чувствительны к определенным изменениям в окружающей их среде (стимулы) и реагируют таким образом, чтобы повысить их шансы на выживание.

Степень реактивности зависит от сложности организма: бактерия может ограничиваться простыми реакциями, такими как движение в сторону благоприятных стимулов или уход от вредных; люди могут очень изощренно реагировать на самые разные стимулы, которые они могут воспринимать либо напрямую, либо с помощью технических устройств.

Механизм. Ответы обычно включают некоторую форму движения. Перемещение целых организмов из одного места в другое называется передвижением. Растения и другие организмы, закрепленные в одном месте, не передвигаются, но могут двигать частями своего тела. Движения живых существ отличаются от движений неживых существ тем, что они являются активными энергозатратными процессами, возникающими внутри клеток.

Гомеостаз. Все живые существа в некоторой степени способны управлять своими внутренними условиями, так что их клетки имеют постоянную химическую и физическую среду, в которой они могут эффективно функционировать.Регулирование и поддержание относительно постоянного набора условий в организме называется гомеостазом. Гомеостаз - это свойство всех живых систем, от отдельной клетки до целой биосферы (части Земли, содержащей жизнь).

Evolution. Живые существа могут превращаться в новые формы жизни. Эта эволюция обычно происходит постепенно из поколения в поколение в ответ на изменения в окружающей среде.

Факт жизни:

Продолжительное существование жизни зависит от воспроизводства, и это, пожалуй, самая характерная черта живых существ.Воспроизведение допускает как преемственность, так и изменение. На протяжении бесчисленных поколений это позволило видам стать хорошо приспособленными к своей среде, а жизнь постепенно эволюционировала в более сложные формы.

Чем занимаются биологи?

Современная биология - это огромный предмет, имеющий множество разделов. Специалисты в отдельных отраслях включают:

● молекулярные биологи и биохимики, работающие на химическом уровне с целью раскрыть, как ДНК, белки и другие молекулы участвуют в биологических процессах;

● генетики, изучающие гены и их участие в наследовании и развитии;

● клеточные биологи, изучающие отдельные клетки или группы клеток, часто путем их культивирования вне организмов; ты исследуешь, как клетки взаимодействуют друг с другом и с окружающей их средой;

● физиологи, выясняющие, как работают системы органов в здоровом организме;

● патологоанатомы, изучающие больные и дисфункциональные органы;

● экологи, изучающие взаимодействие организмов с окружающей средой.Некоторые сосредотачивают свое внимание на целых организмах; другие изучают популяции, особей одного вида, живущих вместе в одном месте.

Есть также биологи, которые специализируются на определенных группах организмов; например, бактериологи изучают бактерии, ботаники изучают растения, а зоологи изучают животных.

Биологи работают во многих областях, включая охрану и управление дикой природой, промышленность, здравоохранение, садоводство, сельское хозяйство, зоопарки, музеи, информатику, а также морскую и пресноводную биологию.Кроме того, многие биологи работают учителями, лекторами или исследователями.

Часть C. Письмо студентам, изучающим биологию:

Уважаемые студенты,

Я пишу это письмо, чтобы поприветствовать всех вас, кто собирается начать свой первый год обучения биологии здесь, в университете. Вы можете подумать, что мне еще рано просить вас подумать о том, что вы будете делать, когда уедете отсюда через три года.Однако в нашей науке, как и в любой другой, столько разных областей, что невозможно изучить их все. Первое, о чем вам нужно будет подумать, это о специализации. Это письмо предлагает вам несколько советов, над которыми вы должны подумать.

Как вы знаете, есть четыре основных области биологии, на которых мы сосредоточимся в ближайшие годы. Биологию можно разделить на зоологию, изучающую животный мир, и ботанику, изучающую жизнь растений. Мы также будем изучать молекулярную биологию, изучение того, как работают строительные блоки живых существ, клетки.Еще одна интересная тема - генетика, то есть как биологическая информация передается от одного поколения к другому: то есть наследование. Вы должны специализироваться, но вам также необходимо знать обо всех этих четырех областях обучения. Растения и животные не живут отдельно друг от друга; все живые существа состоят из клеток, и генетика говорит нам, как растения и животные адаптируются к окружающим условиям.

Так что же делать после того, как курс закончится и вы закончите биологический факультет? Можете ли вы сделать карьеру в области биологии? Для тех, кто выбирает специализацию в области генетики или молекулярной биологии, есть важные возможности карьерного роста в медицине.В настоящее время ведется большое количество исследований в области генной терапии, в ходе которых биологи работают с докторами и химиками, чтобы найти новые способы лечения болезней. Другие биологи ищут способы изменить генетический состав растений, которые мы выращиваем в пищу; сделать их более способными бороться с болезнями и в то же время производить больше еды.

Мы тоже переживаем период климатических изменений, и это влияет на образ жизни животных и растений.Наука экологии становится все более важной; биологи, специализирующиеся на зоологии, работают во многих частях света. Некоторые работают над защитой таких видов, как тигр, которым серьезно угрожает изменение климата. Другие исследуют дикую природу, от мельчайших насекомых до самых крупных млекопитающих, пытаясь понять, как все они живут вместе. Ботаники изучают влияние новых видов пищевых культур на окружающую среду и то, как изменения в этой области могут повлиять на наше общее состояние здоровья.Есть даже новая область биологии под названием астробиология, которая изучает возможности жизни на других планетах, но, возможно, это что-то для более отдаленного будущего.

В чем бы вы ни специализировались, пока есть жизнь на этой (или любой другой) планете, у биолога есть работа.

Удачи и приятной учебы!

Жан Ширер

Профессор биологии.

Часть D. Научный метод:

Согласно определению биологии, это «научное исследование». Это отличает биологию от других способов изучения жизни. Однако не существует единого жесткого научного метода, который используют биологи: существует множество способов научного изучения жизни. Тем не менее, биологические исследования обычно включают один или несколько из следующих ключевых элементов:

- наблюдение: проведение наблюдений и проведение измерений

- допрос: вопросы о наблюдениях и постановка задачи

- выдвижение гипотезы: формулирование гипотезы, утверждение, которое объясняет проблему и может быть проверено

- прогнозирование: утверждение, что произошло бы, если бы гипотеза была верной

- тестирование: проверка гипотезы, обычно путем проведения контролируемого эксперимента, направленного на получение данных, которые будут поддерживать или опровергать гипотезу

- интерпретация: объективная интерпретация результатов теста и создание выводов, которые принимают, изменяют или отвергают гипотезу.

Биолог может начать расследование, делая наблюдения или используя наблюдения, описанные другими биологами. Такие наблюдения могут быть получены непосредственно с помощью органов чувств, например при прослушивании пения птиц, или косвенно с помощью инструментов, таких как запись песни в компьютерной системе. С другой стороны, расследование может начаться просто с того, что биолог имеет представление о том, что что-то происходит определенным образом, а затем эта идея будет проверена путем наблюдений или проведения экспериментов, чтобы убедиться, что это действительно так.Гипотеза предлагается, а затем проверяется во всех исследованиях. Одним из важных аспектов научного эксперимента является то, что его могут повторить другие ученые, работающие независимо.

Типичная гипотеза устанавливает четкую связь между независимой или управляемой переменной и зависимой переменной. Переменные - это условия или факторы (например, свет, температура или время), которые могут изменяться или могут изменяться. В эксперименте независимая или управляемая переменная - это переменная, которая систематически изменяется; зависимая переменная - это измеряемый эффект или результат.Например, при исследовании активности фермента при разных температурах температура является независимой переменной, которой манипулирует ученый; скорость реакции является зависимой переменной, которая измеряется при каждой температуре. Другие переменные, называемые контролируемыми переменными, остаются постоянными или контролируются на заданном уровне.

По окончании эксперимента результаты следует интерпретировать как можно более объективно. Иногда они настолько ясны, что очевидно, поддерживают они гипотезу или опровергают ее.Однако часто результаты бывают разными и требуют статистического анализа, прежде чем можно будет сделать выводы. Выводы могут привести к принятию, изменению или отклонению гипотезы. Даже если результаты подтверждают гипотезу, она принимается только в предварительном порядке, потому что ее невозможно полностью доказать. Однако достаточно одного противоположного наблюдения, чтобы опровергнуть гипотезу (доказать, что она неверна или неполна). Следовательно, гипотеза - это только лучшее из возможных объяснений в любое время. Это делает биологию очень динамичным предметом, а не просто набором фактов.

Теория клеток

Клетки были открыты в 1665 году английским ученым и изобретателем Робертом Гуком. Гук разработал свой собственный составной световой микроскоп для наблюдения за структурами, слишком маленькими, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Среди первых исследованных им структур был тонкий кусок пробки (внешняя поверхность коры дерева). Гук описал пробку как состоящую из сотен маленьких коробочек, придавая ей вид сот. Он назвал эти коробочки клетками.Вскоре стало ясно, что практически все живые существа состоят из клеток и что эти клетки имеют определенные общие черты.

Теория клеток

Представление о клетках как основных единицах жизни воплотилось в теории, называемой клеточной теорией, которая включает следующие основные идеи:

клеток образуют строительные блоки живых организмов

клеток возникают только путем деления существующих клеток

ячеек содержат унаследованную информацию, которая контролирует их действия

клетка - функционирующая единица жизни; метаболизм (химические реакции жизни) происходит в клетках

в подходящих условиях клетки способны к независимому существованию.

:

.

Биологические роли воды: почему вода необходима для жизни?

Молли Сарджен
фигурки Дэниела Аттера

Вода составляет 60-75% массы тела человека. Потеря всего 4% воды в организме приводит к обезвоживанию, а потеря 15% может быть фатальной. Точно так же человек может прожить месяц без еды, но не проживет 3 дня без воды. Эта критическая зависимость от воды широко влияет на все формы жизни. Очевидно, что вода жизненно важна для выживания, но почему она так необходима?

Молекулярный состав воды

Многие роли воды в поддержании жизни обусловлены ее молекулярной структурой и некоторыми особыми свойствами.Вода - это простая молекула, состоящая из двух небольших положительно заряженных атомов водорода и одного большого отрицательно заряженного атома кислорода. Когда водород связывается с кислородом, он создает асимметричную молекулу с положительным зарядом с одной стороны и отрицательным - с другой (рис. 1). Этот дифференциал заряда называется полярностью и определяет, как вода взаимодействует с другими молекулами.

Рисунок 1: Химия воды. Молекулы воды состоят из двух атомов водорода и одного кислорода.Эти атомы имеют разные размеры и заряды, что создает асимметрию в молекулярной структуре и приводит к прочным связям между водой и другими полярными молекулами, включая саму воду.

Вода - «универсальный растворитель»

Как полярная молекула, вода лучше всего взаимодействует с другими полярными молекулами, такими как она сама. Это происходит из-за явления, когда противоположные заряды притягиваются друг к другу: поскольку каждая отдельная молекула воды имеет как отрицательную, так и положительную части, каждая сторона притягивается к молекулам с противоположным зарядом.Это притяжение позволяет воде образовывать относительно прочные связи, называемые связями, с другими полярными молекулами вокруг нее, включая другие молекулы воды. В этом случае положительный водород одной молекулы воды будет связываться с отрицательным кислородом соседней молекулы, чьи собственные водороды притягиваются к следующему кислороду, и так далее (Рисунок 1). Важно отметить, что это связывание заставляет молекулы воды слипаться вместе, создавая свойство, называемое когезией. Сплоченность молекул воды помогает растениям впитывать воду своими корнями.Сплоченность также способствует высокой температуре кипения воды, что помогает животным регулировать температуру тела.

Более того, поскольку большинство биологических молекул обладают некоторой электрической асимметрией, они тоже полярны, и молекулы воды могут образовывать связи и окружать свои положительные и отрицательные области. Окружая полярные молекулы другого вещества, вода извивается во все укромные уголки и щели между молекулами, эффективно разрушая и растворяя. Вот что происходит, когда вы помещаете кристаллы сахара в воду: и вода, и сахар полярны, позволяя отдельным молекулам воды окружать отдельные молекулы сахара, разрушая сахар и растворяя его.Подобно полярности, некоторые молекулы состоят из ионов или противоположно заряженных частиц. Вода также разделяет эти ионные молекулы, взаимодействуя как с положительно, так и с отрицательно заряженными частицами. Вот что происходит, когда вы добавляете соль в воду, потому что соль состоит из ионов натрия и хлорида.

Обширная способность воды растворять самые разные молекулы принесла ей название «универсальный растворитель», и именно эта способность делает воду такой неоценимой силой поддержания жизни.На биологическом уровне вода как растворитель помогает клеткам переносить и использовать такие вещества, как кислород или питательные вещества. Растворы на водной основе, такие как кровь, помогают переносить молекулы в нужные места. Таким образом, роль воды в качестве растворителя облегчает транспортировку молекул, таких как кислород, для дыхания, и оказывает большое влияние на способность лекарств достигать своих целей в организме.

Водные опоры сотовой структуры

Вода также играет важную структурную роль в биологии.Визуально вода заполняет клетки, помогая сохранять форму и структуру (рис. 2). Вода внутри многих клеток (включая те, которые составляют человеческое тело) создает давление, которое противостоит внешним силам, подобно тому, как воздух попадает в воздушный шар. Однако даже некоторым растениям, которые могут сохранять свою клеточную структуру без воды, по-прежнему требуется вода для выживания. Вода позволяет всему внутри клеток принимать правильную форму на молекулярном уровне. Поскольку форма имеет решающее значение для биохимических процессов, это также одна из самых важных ролей воды.

Рис. 2: Вода влияет на форму ячейки. Вода создает давление внутри ячейки, что помогает ей сохранять форму. В гидратированной ячейке (слева) вода выталкивается наружу, и ячейка сохраняет круглую форму. В обезвоженной клетке меньше воды выталкивается наружу, поэтому клетка становится морщинистой.

Вода также способствует образованию мембран, окружающих клетки. Каждая клетка на Земле окружена мембраной, большая часть которой образована двумя слоями молекул, называемых фосфолипидами (рис. 3).У фосфолипидов, как и у воды, есть два различных компонента: полярная «голова» и неполярный «хвост». Из-за этого полярные головы взаимодействуют с водой, в то время как неполярные хвосты стараются избегать воды и вместо этого взаимодействуют друг с другом. В поисках этих благоприятных взаимодействий фосфолипиды спонтанно образуют бислои с головками, обращенными наружу, к окружающей воде, и хвостами, обращенными внутрь, за исключением воды. Двойной слой окружает клетки и выборочно позволяет таким веществам, как соли и питательные вещества, входить и выходить из клетки.Взаимодействия, участвующие в формировании мембраны, достаточно сильны, чтобы мембраны образуются спонтанно и их нелегко разрушить. Без воды клеточные мембраны не имели бы структуры, а без надлежащей структуры мембран клетки не смогли бы удерживать важные молекулы внутри клетки, а вредные молекулы - вне клетки.

Рисунок 3: бислоев фосфолипидов. Фосфолипиды образуют бислои, окруженные водой. Полярные головки обращены наружу для взаимодействия с водой, а гидрофобные хвосты обращены внутрь, чтобы избежать взаимодействия с водой.

Помимо влияния на общую форму клеток, вода также влияет на некоторые фундаментальные компоненты каждой клетки: ДНК и белки. Белки производятся в виде длинной цепочки строительных блоков, называемых аминокислотами, и для правильного функционирования им необходимо складываться в определенную форму. Вода управляет складыванием аминокислотных цепей, поскольку разные типы аминокислот ищут и избегают взаимодействия с водой. Белки обеспечивают структуру, принимают сигналы и катализируют химические реакции в клетке. Таким образом, белки являются рабочими лошадками клеток.В конечном итоге белки управляют сокращением мышц, общением, перевариванием питательных веществ и многими другими жизненно важными функциями. Без правильной формы белки не смогли бы выполнять эти функции, и клетка (не говоря уже о человеке) не могла бы выжить. Точно так же ДНК должна иметь определенную форму для правильного декодирования ее инструкций. Белки, которые читают или копируют ДНК, могут связывать только ДНК определенной формы. Молекулы воды упорядоченно окружают ДНК, чтобы поддерживать ее характерную конформацию двойной спирали.Без этой формы клетки не смогли бы следовать точным инструкциям, кодируемым ДНК, или передавать инструкции будущим клеткам, что сделало бы невозможным человеческий рост, размножение и, в конечном итоге, выживание.

Химические реакции воды

Вода принимает непосредственное участие во многих химических реакциях, направленных на построение и разрушение важных компонентов клетки. Фотосинтез, процесс, который происходит в растениях, который производит сахар для всех форм жизни, требует воды. Вода также участвует в создании более крупных молекул в клетках.Молекулы, такие как ДНК и белки, состоят из повторяющихся единиц более мелких молекул. Соединение этих маленьких молекул происходит в результате реакции с образованием воды. И наоборот, вода необходима для обратной реакции, которая разрушает эти молекулы, позволяя клеткам получать питательные вещества или перенаправлять части больших молекул.

Кроме того, вода защищает клетки от опасного воздействия кислот и щелочей. Сильно кислые или щелочные вещества, такие как отбеливатель или соляная кислота, вызывают коррозию даже самых прочных материалов.Это связано с тем, что кислоты и основания высвобождают избыточные водороды или поглощают избыточные водороды, соответственно, из окружающих материалов. Потеря или получение положительно заряженных атомов водорода нарушает структуру молекул. Как мы узнали, белкам для правильного функционирования требуется определенная структура, поэтому важно защищать их от кислот и оснований. Вода делает это, действуя как кислота и основание (рис. 4). Хотя химические связи внутри молекулы воды очень стабильны, молекула воды может отдать водород и стать ОН–, действуя таким образом как основание, или принять другой водород и стать h4O +, таким образом действуя как кислота.Эта адаптивность позволяет воде бороться с резкими изменениями pH из-за кислотных или основных веществ в организме в процессе, называемом буферизацией. В конечном итоге это защищает белки и другие молекулы в клетке.

Рисунок 4: Вода действует как буфер, высвобождая или принимая атомы водорода.

В заключение, вода жизненно необходима для всего живого. Его универсальность и адаптируемость помогают проводить важные химические реакции. Его простая молекулярная структура помогает поддерживать важные формы внутренних компонентов клеток и внешней мембраны.Никакая другая молекула не может сравниться с водой, когда речь идет об уникальных свойствах, поддерживающих жизнь. Интересно, что исследователи продолжают устанавливать новые свойства воды, такие как дополнительные эффекты ее асимметричной структуры. Ученым еще предстоит определить физиологическое влияние этих свойств. Удивительно, насколько простая молекула универсально важна для организмов с различными потребностями.


Молли Сарген - студентка первого года обучения по программе биологических и биомедицинских наук Гарвардской медицинской школы.

Дэн Аттер - аспирант пятого курса органической и эволюционной биологии Гарвардского университета.

Для получения дополнительной информации:

  • Чтобы узнать больше о важности растворимости лекарств, прочтите эту статью.
  • Прочтите эти статьи, чтобы узнать больше о белках и о том, как вода влияет на их складывание.
  • Узнайте больше о фосфолипидах здесь.
  • Узнайте больше о влиянии воды на структуру ДНК.
  • Узнайте больше о кислотах и ​​щелочах здесь.
  • Узнайте об уникальных свойствах воды на этой странице или недавно обнаруженных свойствах воды в этой статье.

Эта статья является частью нашего специального выпуска, посвященного воде. Чтобы узнать больше, посетите нашу домашнюю страницу специального выпуска!

.

Смотрите также

 
 
© 2020 Спортивный клуб "Канку". Все права защищены.