Спробуємо з'ясувати, яке значення мають білки для організму людини. Вуглеводи, білки, мінеральні солі, жири, вітаміни, які входять в склад їжі, потрібні людині для різних внутрішніх процесів. Поживні речовини – це джерело енергії, який покриває всі витрати живого організму. Розмірковуючи над тим, яке значення білків в організмі, відзначимо, що вони є відмінним будівельним матеріалом, необхідним для росту, відтворення нових клітин. До базових елементів відносять вуглеводи, жири, білки. Значення білків, жирів, вуглеводів для організму людини очевидно. Потрапляючи в травний тракт, вони під впливом ферментів піддаються фізичним і хімічним змінам, розпадаються на більш прості хімічні сполуки, всмоктуються в кишечник, засвоюються організмом.

Історія відкриття

Як були виявлені білки? Значення для організму цих органічних речовин з'ясували тільки після того, як було визначено їх хімічний склад. У 1838 році голландському біохіміку Жерару Мюльдеру вдалося відкрити білкові тіла, сформулювати теорію протеїну. Дослідник зазначав, що якась речовина присутня у тварин і рослини, воно є основою життя на планеті. Що таке білки, значення для організму яких виявив Жерар Мюльдер? Слово «протеїн» означає в перекладі з грецької мови - «посідає перше місце». Ці біополімери складають близько половини сухої ваги живих організмів. У вірусів цей показник знаходиться в діапазоні 45-95 %.

Особливості ферментів

Яке значення білків в організмі людини? Їх називають одними з чотирьох основних органічних речовин живої матерії. За біологічним функціям вони істотно відрізняються. Приблизно третина всіх білків людського тіла зосереджена в м'язах, близько 20 % розподілено в сухожиллях і кістках і тільки 10 % - в шкірі. Розглядаючи значення білків в організмі людини, зазначимо, що найбільш важливі ферменти. Незважаючи на те що вони присутні в клітинах в незначних кількостях, ці сполуки керують багатьма хімічними реакціями, що відбуваються в живому організмі:

м'язова діяльність;

активність залоз внутрішньої секреції;

функціонування мозку;

окислювальні взаємодії.

У невеликій бактерії містяться сотні ферментів.

Специфіка протеїнів

Аналізуючи значення білків для живих організмів, зауважимо, що протеїни – обов'язковий компонент живих клітин. У їх складі можуть бути різні хімічні елементи: водень, кисень, вуглець, сірка, азот. У деяких білкових молекулах є фосфор. Їх основними азотовмісними речовинами вважають амінокислоти. Що зрозуміти, яке значення мають білки в організмі, зазначимо, що властивості макромолекул визначаються складом і послідовністю розташування амінокислотних залишків.

Хімічний склад

Між ними утворюються пептидні (амідні) зв'язку. Крім полімерних довгих ланцюжків, у білках виявляються залишки інших органічних сполук. На одному кільці амідній зв'язку є ацилированная або вільна група, інший оснащений амидированной або вільної карбоксильної частиною.
Частина ланцюга, що має аміногрупу, іменується М-кінцем. Фрагмент з карбоксильної групою називають С-кінцем пептидного ланцюга. Між амідних фрагментом однієї пептидної групи і NH-шматком другого речовини утворюються водневі зв'язки. Ті групи, які включені до складу радикала R амінокислот, здатні вступати у взаємодію між собою, сусідніми молекулами, створюючи різні складні структури. В макромолекулах білка є одна або кілька пептидних ланцюгів, які пов'язані між собою поперечними хімічними зв'язками. Серед найпоширеніших їх видів – дисульфідні містки, створювані залишками амінокислоти цистеїну.

Структури білків

Які структури мають білки? Значення для організму даного класу органічних речовин пояснюється їх можливістю утворювати кілька структур. Найпростіша структура формується при лінійному вбудовуванні амінокислотних фрагментів, що з'єднуються між собою амидными (пептидними зв'язками. У процесі утворення водневих зв'язків спостерігається закручування спіралі пептидних ланцюгів. Процес супроводжується формуванням великої кількості водневих зв'язків, завершується утворенням максимально вигідною енергетичної конфігурації. Таку складну структуру вперше виявив американський фізик і хімік Полінг, аналізуючи на основі рентгенівського аналізу основний білок вовни та волосся – кератин. Побачену структуру він назвав а-спіраль (а-структурою). На один її виток доводиться по 36-37 амінокислотних залишків, відстань між якими досягає 054 мільярдних частки метра. Розмірковуючи над тим, яке значення білків для життєдіяльності організму, зазначимо, що стабільність такої спіралі пояснюється водневими зв'язками, утворюваними всередині молекули. У разі розтягування макроструктури відбувається її перетворення в лінійний вигляд. Сили електростатичної взаємодії (тяжіння і відштовхування) перешкоджають формуванню правильної структури. Вони з'являються між амінокислотними групами. Також на цей процес впливають пирролидиновые кільця, змушують пептидний ланцюжок прогинатися на окремих ділянках.
Потім відбувається орієнтація окремих ділянок білкової макромолекули в просторі, що супроводжується формуванням сильноизогнутой, просторової структури. Своєю стійкістю вона зобов'язана взаємодії радикалів R з амінокислотами, що супроводжується утворенням дисульфідних містків, іонних пар, водневих зв'язків. Саме вона характеризує основні біологічні та хімічні властивості білкових полімерів.

Класифікація

Залежно від особливостей просторової структури прийнято поділяти всі білки на два класу:

фібрилярні, що виступають в ролі структурного матеріалу;

глобулярні, до яких належать антитіла, ферменти, гормони.

У поліпептидних ланцюгів фібрилярних білків спіралеподібна форма, закріплена водневими внутримолекулярными зв'язками. У волокнах цього класу пептидні закручені ланцюжка розташовані паралельно осі, орієнтуючись один на одного. Їх близьке розташування дозволяє формувати ниткоподібні структури. Цим пояснюється висока ступінь асиметрії таких біополімерів. Фібрилярні білки практично не розчиняються у воді, утворюючи розчини високої в'язкості. До них належать білки, які входять до складу покривних утворень та тканин:

міозин, що відноситься до білку м'язових тканин;

колаген, що становить основу шкірних покривів і седиментаційних тканин;

креатину, що міститься в рогових шкірі, волоссі, пір'я, вовни.

Представником цього класу є фіброїн – білок натурального шовку. Ця сиропоподібна рідина, яка твердне на повітрі в нерозчинну міцну нитку, є структурою, яка формується за допомогою міжмолекулярних водневих зв'язків. Саме це визначає високу механічну міцність натурального шовку. Глобулярні білки відрізняються вигнутою формою пептидних ланцюгів. Глобули мають несуттєву ступінь асиметрії, відрізняються високою розчинністю у воді, несуттєвою в'язкістю утворених розчинів. Серед них можна відзначити білки крові:

альбумін;

гемоглобін;

глобулін.

Поділ білків на глобулярні і фібрилярні досить умовне, так як існує величезна кількість макромолекул з проміжною структурою.

Залежність властивостей

З чим пов'язано таке велике значення білка в організмі людини? Коротко можна зазначити, що різноманіття фізичних і хімічних властивостей білкових молекул визначається різницею конфігурацій поліпептидних ланцюгів, умовами утворення просторової структури макромолекули, яка буде впливати на його основні функції в організмі. Кількість амінокислотних залишків, що входять до макромолекули, коливається в діапазоні від 51 (інсулін) до 140 (міоглобін). Саме тому величина відносної молекулярної маси білків складає від декількох тисяч до багатьох мільйонів. З допомогою елементарного складу була встановлена емпірична формула молекули білка – гемоглобіну крові. Гормони і ферменти мають менш складну структуру. Так, у інсуліну молекулярна маса становить 6500 а у вірусу грипу – 320000000.

Особливості поліпептидних молекул

До них прийнято відносити речовини білкової природи, які мають у своєму складі залишки амінокислот, з'єднаних пептидними зв'язками. Вони володіють меншим значенням відносної молекулярної маси, ступенем просторової організації, ніж білок. При розчиненні у воді виходить молекулярно-дисперсна система, що являє розчином високомолекулярного з'єднання. Частина сполук виділяють у вигляді кристалів: гемоглобін крові, білок курячого яйця. Велике значення для організму білків, жирів, вуглеводів. Поліпептиди при травних процесах перетравлюються до різних амінокислот. Вони добре розчиняються у воді, тому надходять через кров до всіх клітин і тканин організму. Частково вони витрачаються на синтез специфічних для кожного організму білків, синтез гормонів, ферментів, інших біологічно значущих речовин. Залишилися амінокислоти є енергетичним матеріалом.

Функції

Виділяють наступні функції білкових молекул:

каталітичні (ферменти прискорюють протікання гідролізу);

регуляторні (гормони);

захисні (тромбін, антитіла);

транспортні (церулоплазмин, гемоглобін).

Особливе місце займає обмін білків. Значення обміну білків в організмі не можна описати одним реченням. Вони є основними компонентами корму тварин, їжі людини. Обмін речовин ґрунтується саме на безперервно протікають процесах їх перетворень, залежить від амінокислот, що входять до їх складу.

Значимість вітамінів

Розмірковуючи над тим, яке значення для організму білків, жирів, вуглеводів, поговоримо про групу сполук, званої вітамінами. Кожен з них володіє певною функцією, незамінний для живого організму. Вітамін Е захищає клітини від негативного впливу вільних радикалів. Він уповільнює процеси старіння, поліпшує зовнішній вигляд нігтів, волосся, шкіри. Це з'єднання є засобом профілактики тромбів в кровоносних судинах. Вітамін А контролює ріст у дітей і підлітків, він оптимізує обмінні процеси в дорослому організмі, підтримує нормальний стан слизових оболонок. Вітамін В 12 впливає на травні процеси, бере участь в обміні речовин. Він істотно зменшує ризик появи анемії, сприяє формуванню витривалості, відповідає за тонус організму, систематизує мозкові процеси. Вітамін Д – засіб профілактики рахіту у дітей. Він покращує засвоєння кальцію, позитивно впливає на стан крові, стимулює серцеву діяльність, покращує роботу щитовидної залози, підвищує імунітет. Вітамін В6 оптимізує процес вироблення амінокислот, засвоєння білків. Ця речовина стимулює вироблення гемоглобіну і еритроцитів. В1 стимулює обмінні процеси в живому організмі. Цей вітамін зміцнює нервову систему, оптимізує діяльність серцево-судинної системи. РР регулює діяльність шлунково-кишкового тракту, печінки, підшлункової залози. Саме він контролює вироблення шлункового соку. Вітамін Н забезпечує нормальний рівень корисної мікрофлори в кишечнику, він позитивно впливає на стан нігтів, волосся, шкірних покривів. Аскорбінова кислота – невід'ємний елемент синтезу ферментів. Вона підтримує еластичність хрящової і сполучної тканин, сприяє засвоєнню заліза організмом. Вітамін К відповідає за розвиток кісткової тканини, згортання крові. Нестача будь-якої з цих речовин негативно відбивається на життєдіяльності організму, призводить до ослаблення імунітету, зниження працездатності людини.

Ліпіди

Продовжимо розмову про те, яке значення для організму білків, жирів, вуглеводів, вітамінів. Самій «ненависної» частиною, на думку представниць жіночої статі, вважаються жири. Але без цих органічних сполук організм не зможе повноцінно функціонувати, людина перетвориться в висохлий скелет, позбавлений сил. Ліпіди являють собою сполуки, які складаються з жирних кислот і гліцерину (багатоатомного спирту). Вони є джерелом енергії, що супроводжують процес засвоєння вітамінів Е, Д, А. Саме з цими органічними сполуками людина отримує жирні незамінні кислоти: ліноленову, лінолеву, арахідонову. Без жирів неможлива передача нервових імпульсів, так як вони входять до складу клітинних мембран, впливають на їх проникність. Наприклад, більше половини мозку складають жири, що надходять в організм з продуктами харчування. Вчені прийшли до висновку, що для повноцінної діяльності дорослій людині необхідно 35-4 літри жиру. Серед його основних функцій відзначимо:

контроль температури тіла;

акумулювання поживних речовин і енергії;

захист від механічних пошкоджень;

фільтрація речовин, що потрапляють в організм;

вироблення гормонів, що відповідають за нормальну життєдіяльність організму.

Крім того, жири допомагають підтримувати зовнішню красу, надають шкірі пружність, природний блиск. Прийнято поділяти їх за походженням на тваринні і рослинні види. До першої групи відносять: сало, ковбасні вироби, жирне м'ясо. Вони при окисленні частково перетворюються в енергію, інші накопичуються під шкірою. При надлишку таких кислот з'являється значна кількість холестерину, розвивається атеросклероз. Організм засвоює їх повільно. Рослинні жири мають значних кількістю ненасичених органічних кислот, які швидко розщеплюються в організмі. Наприклад, жирні кислоти Омега-3 Омега-6 потрібні людині для повноцінного функціонування серцево-судинної системи, запобігання вироблення холестерину. Значення жирів для організму порівнянно з білками і вуглеводами. Щодня доросла людина повинна споживати не менше 100 грамів жирів.

Висновок

При правильному складанні раціону можна розраховувати на постачання організму всіма необхідними компонентами, не хвилюючись за набір зайвої ваги. В даний час багато людей намагаються стежити за станом свого здоров'я: фізичними навантаженнями, харчуванням, станом шкіри. Для того щоб бути успішним, забезпеченим, затребуваним людиною, важливо контролювати кількість вітамінів, білків, жирів, вуглеводів, вживаних організмом. Всі ці органічні сполуки виконують важливі функції, тому не можна замінювати одні іншими.