Hlavná
Zelenina

Hlavné funkcie proteínov v bunke

Vďaka zložitosti, rôznorodosti foriem a zloženia hrajú proteíny dôležitú úlohu v živote bunky a celého tela..

Proteín je jediný polypeptid alebo agregát niekoľkých polypeptidov, ktorý vykonáva biologickú funkciu.

Polypeptid je chemická koncepcia. Proteín je biologický koncept.

V biológii možno funkcie proteínov rozdeliť do nasledujúcich typov:

1. Konštrukčná funkcia

Proteíny sa podieľajú na tvorbe bunkových a extracelulárnych štruktúr. Napríklad:

  • keratín - pozostáva z vlasov, nechtov, peria, kopýt
  • kolagén - hlavná zložka chrupavky a šliach;
  • elastín (väzivo);
  • proteíny bunkovej membrány (hlavne glykoproteíny)

2. Transportná funkcia

Niektoré proteíny sú schopné viazať rôzne látky a prenášať ich do rôznych tkanív a orgánov tela z jedného miesta v bunke na druhé. Napríklad:

  • lipoproteíny - zodpovedný za prenos tukov.
  • hemoglobín - transport kyslíka, krvný proteín hemoglobín viaže kyslík a transportuje ho z pľúc do všetkých tkanív a orgánov az nich prenáša oxid uhličitý do pľúc;
  • haptoglobin - heme transport),
  • preprava transferínu - železa.

Proteíny transportujú katióny vápnika, horčíka, železa, medi a ďalších iónov v krvi.

Zloženie bunkových membrán zahrnuje špeciálne proteíny, ktoré poskytujú aktívny a prísne selektívny prenos určitých látok a iónov z bunky do vonkajšieho prostredia a naopak. Bielkoviny - Na +, K + -ATPáza (proti smerový transmembránový prenos sodných a draselných iónov), Ca 2+ -ATPáza (prečerpávanie vápnikových iónov z bunky), transportéry glukózy transportujú látky cez membrány.

3. Regulačná funkcia

Na regulácii metabolických procesov sa podieľa veľká skupina telových proteínov. Hormóny proteínovej povahy sa podieľajú na regulácii metabolických procesov. Napríklad:

  • hormón inzulín reguluje hladinu glukózy v krvi, podporuje syntézu glykogénu.

4. Ochranná funkcia

  • Pri prenikaní cudzích proteínov alebo mikroorganizmov (antigénov) do tela sa tvoria špeciálne proteíny - protilátky, ktoré ich môžu viazať a neutralizovať.
  • Fibrín, vytvorený z fibrinogénu, pomáha zastaviť krvácanie.

5. Funkcia motora

  • Kontraktilné proteíny aktín a myozín poskytujú kontrakciu svalov u mnohobunkových zvierat, pohyby listov v rastlinách, blikanie cilií v prvokoch atď..


6. Funkcia signálu

  • Proteínové molekuly (receptory) sú zabudované do povrchovej membrány bunky, ktorá môže meniť svoju terciárnu štruktúru v reakcii na faktory prostredia, a tak prijímať signály z prostredia a prenášať príkazy do bunky..

7. Funkcia skladovania

  • U zvierat sa bielkoviny zvyčajne neuchovávajú, s výnimkou vaječného albumínu, mliečneho kazeínu. U zvierat a ľudí s predĺženým hladom sa používajú svalové proteíny, epitelové tkanivá a pečeň..
  • Ale vďaka bielkovinám v tele sa niektoré látky môžu ukladať v rezerve, napríklad počas rozpadu hemoglobínu sa z tela neodstraňuje železo, ale je zadržiavané a vytvára komplex s proteínovým feritínom..

8. Energetická funkcia

  • Rozkladom 1 g proteínu na konečné produkty sa uvoľní 17,6 kJ. Najprv sa bielkoviny rozkladajú na aminokyseliny a potom na konečné produkty - vodu, oxid uhličitý a amoniak. Proteíny sa však používajú ako zdroj energie iba vtedy, keď sa spotrebúvajú iné zdroje (uhľohydráty a tuky) (podľa jedného biochemika: použitie bielkovín na energiu je rovnaké ako zahrievanie kachlí v dolároch).

9. Katalytická (enzymatická) funkcia

  • Jedna z najdôležitejších funkcií proteínov. Poskytované proteínmi - enzýmami, ktoré urýchľujú biochemické reakcie, ktoré sa vyskytujú v bunkách.

Enzýmy alebo enzýmy sú špeciálnou triedou proteínov, ktoré sú biologickými katalyzátormi. Vďaka enzýmom biochemické reakcie prebiehajú obrovskou rýchlosťou. Látka, na ktorú enzým pôsobí, sa nazýva substrát.

Enzýmy možno rozdeliť do dvoch skupín:

  1. Jednoduché enzýmy sú jednoduché proteíny, t.j. pozostávajú iba z aminokyselín.
  2. Komplexné enzýmy sú komplexné proteíny, t.j. Okrem bielkovinovej časti zahŕňajú neproteínovú skupinu - kofaktor. Niektoré enzýmy obsahujú vitamíny ako kofaktory.

10. Protimrazová funkcia

  • Plazma niektorých živých organizmov obsahuje bielkoviny, ktoré bránia jej zamrznutiu pri nízkych teplotách.

11. Nutričná (rezervná) funkcia.

  • Túto funkciu vykonávajú takzvané rezervné proteíny, ktoré sú zdrojom potravy pre plod, napríklad vaječné proteíny (ovalbumíny). Hlavná mliečna bielkovina (kazeín) má predovšetkým výživnú funkciu. V tele sa používa množstvo ďalších proteínov ako zdroj aminokyselín, ktoré sú zase prekurzormi biologicky aktívnych látok, ktoré regulujú metabolické procesy..

Riešiť úlohy a možnosti v biológii s odpoveďami

Bielkoviny sú to, čo je

Bielkoviny sú organické látky, ktoré zohrávajú úlohu stavebného materiálu v bunkách, orgánoch, tkanivách a syntéze hormónov a enzýmov ľudského tela. Sú zodpovedné za mnoho užitočných funkcií, ktorých zlyhanie vedie k narušeniu života a tiež tvoria zlúčeniny, ktoré poskytujú imunitu proti infekciám. Bielkoviny sa skladajú z aminokyselín. Ak sa kombinujú v rôznych sekvenciách, vytvorí sa viac ako milión rôznych chemikálií. Sú rozdelené do niekoľkých skupín, ktoré sú rovnako dôležité pre človeka.

Bielkovinové výrobky prispievajú k rastu svalovej hmoty, takže kulturisti saturujú svoju stravu bielkovinovými potravinami. Obsahuje málo uhľohydrátov, a preto nízky glykemický index, preto je vhodný pre diabetikov. Pre zdravého človeka odborníci na výživu odporúčajú konzumovať 0,75 - 0,80 g. kvalitný komponent na 1 kg hmotnosti. Na rast novorodenca je potrebných až 1,9 g. Nedostatok bielkovín vedie k narušeniu životne dôležitých funkcií vnútorných orgánov. Okrem toho je narušený metabolizmus a dochádza k rozvoju svalovej atrofie. Preto sú proteíny nesmierne dôležité. Poďme ich študovať podrobnejšie, aby sme správne vyvážili našu stravu a vytvorili perfektné menu na chudnutie alebo na získanie svalovej hmoty..

Trocha teórie

Pri hľadaní ideálnej postavy nie každý vie, aké proteíny sú, hoci aktívne propagujú diéty s nízkym obsahom sacharidov. Ak sa chcete vyhnúť chybám pri používaní bielkovinových potravín, zistite, čo to je. Proteín alebo proteín sú organické zlúčeniny s vysokou molekulovou hmotnosťou. Skladajú sa z alfa kyselín a pomocou peptidových väzieb sú spolu spojené do jedného reťazca..

Kompozícia obsahuje 9 esenciálnych aminokyselín, ktoré nie sú syntetizované. Tie obsahujú:

Obsahuje tiež 11 esenciálnych aminokyselín a ďalšie, ktoré hrajú úlohu v metabolizme. Najdôležitejšie aminokyseliny sú ale leucín, izoleucín a valín, ktoré sú známe ako BCAA. Zvážte ich účel a zdroje.

AminokyselinyvymenovaniePrírodné pramene
valínZabraňuje nižším hladinám serotonínu, dodáva energiu svalovým bunkámVaječné biele, mäsové bielkoviny, ryžové bielkoviny, lieskové orechy, kazeín
izoleucínPodporuje produkciu energie pre svalové bunky, zabraňuje nadmernej produkcii serotonínuSrvátková bielkovina, lieskový orech, kuracie vajcia, mäso, kazeín
leucínJe určený na rast a konštrukciu svalového tkaniva, tvorbu zlúčenín v pečeni a svaloch, zabraňuje deštrukcii proteínových molekúl a nižším hladinám serotonínu. Veľký zdroj energie.Bielkoviny zo srvátky, ovsa, kukurice, proso, kuracieho vajca, lieskových orechov, tvarohu

Ako vidíme, každá z aminokyselín je dôležitá pri tvorbe a podpore svalovej energie. Aby sa zabezpečilo, že všetky funkcie sa budú vykonávať nepretržite, musia sa do každodennej stravy zavádzať ako potravinové doplnky alebo prírodné potraviny.

Koľko aminokyselín je potrebných na správne fungovanie tela??

leucínizoleucínvalín
Ľudská potreba aminokyselín (g / 100 g)
Minimálna úroveň2,51.81.8
Odporúčaná úroveň745
Aminokyselinové zloženie potravinových proteínov (g / 100 g)
Bielok9.95.57.7
Kazeín (tvaroh)9.26.17.2
Sójový proteín8.24.95
Rybí proteín8.64,55
Ryžový proteín8.64.46.1
Srvátkový proteín12.36.25.7

Všetky tieto proteínové zlúčeniny obsahujú fosfor, kyslík, dusík, síru, vodík a uhlík. Preto je pozorovaná pozitívna rovnováha dusíka, ktorá je nevyhnutná pre rast krásnych reliéfnych svalov.

Zaujímavé! V procese ľudského života sa stráca podiel proteínov (približne 25 - 30 gramov). Preto musia byť neustále prítomné v potravinách konzumovaných ľuďmi..

Existujú dva hlavné typy proteínov: rastlina a zviera. Ich príslušnosť sa určuje podľa toho, odkiaľ pochádzajú v orgánoch a tkanivách. Do prvej skupiny patria bielkoviny získané zo sójových výrobkov, orechov, avokáda, pohánky, špargle. A za druhé - z vajec, rýb, mäsa a mliečnych výrobkov.

Štruktúra proteínov

Aby ste pochopili, z čoho proteín pozostáva, mali by ste podrobne zvážiť ich štruktúru. Zlúčeniny môžu byť primárne, sekundárne, terciárne a kvartérne štruktúry.

  • Primárny V ňom sú aminokyseliny zapojené do série a určujú typ, chemické a fyzikálne vlastnosti proteínu.
  • Sekundárne - forma polypeptidového reťazca, ktorá sa vytvára vodíkovými väzbami iminoskupín a karboxylových skupín. Najbežnejšia alfa helix a beta štruktúra.
  • Terciér je umiestnenie a alterácia beta štruktúr, polypeptidových reťazcov a alfa-helixu.
  • Kvartér je tvorený vodíkovými väzbami a elektrostatickými interakciami..

Zloženie proteínov je reprezentované kombinovateľnými aminokyselinami v rôznych množstvách a poradí. Podľa typu štruktúry sa dajú rozdeliť do dvoch skupín: jednoduché a komplexné, ktoré zahŕňajú neaminokyselinové skupiny.

Dôležité! Pre tých, ktorí chcú schudnúť alebo zlepšiť svoju fyzickú zdatnosť, odborníci na výživu odporúčajú konzumovať bielkovinové potraviny. Zmierňujú hlad a urýchľujú metabolizmus na dlhú dobu..

Okrem konštrukčnej funkcie majú proteíny množstvo ďalších užitočných vlastností, o ktorých sa bude diskutovať neskôr..

Odborný názor

Chcem objasniť ochranné, katalytické a regulačné funkcie proteínov, pretože ide o pomerne komplikovanú tému..

Väčšina látok, ktoré regulujú život tela, má proteínovú povahu, to znamená, že pozostáva z aminokyselín. Bielkoviny sú súčasťou štruktúry absolútne všetkých enzýmov - katalytických látok, ktoré zabezpečujú normálny priebeh úplne všetkých biochemických reakcií v tele. A to znamená, že bez nich nie je možná výmena energie a dokonca ani výstavba buniek..

Hormóny hypotalamu a hypofýzy sú tvorené proteínmi, ktoré zase regulujú fungovanie všetkých vnútorných žliaz. Pankreatické hormóny (inzulín a glukagón) sú tiež peptidy v štruktúre. Proteíny tak majú priamy vplyv na metabolizmus a mnoho fyziologických funkcií v tele. Bez nich nie je rast, rozmnožovanie a dokonca ani normálny život jednotlivca nemožný.

A nakoniec, pokiaľ ide o ochrannú funkciu. Všetky imunoglobulíny (protilátky) majú proteínovú štruktúru. Poskytujú tiež humorálnu imunitu, tj chránia telo pred infekciami a pomáhajú pri chorobe.

Proteínové funkcie

Kulturisti sa zaujímajú hlavne o funkciu rastu, ale okrem toho bielkoviny plnia oveľa viac úloh, o nič menej dôležitých:

funkciePríklady a pripomienky
stavbaProteíny vstupujú do bunkových membrán, šliach, vlasov, a tak sa podieľajú na tvorbe bunkových a extracelulárnych štruktúr.
regulačnéHormóny proteínovej povahy urýchľujú metabolické procesy o 30%. Napríklad inzulín zvyšuje tvorbu tukov z uhľohydrátov a tiež reguluje hladinu glukózy v krvi.
dopravaHemoglobín s kyslíkom sa transportuje z pľúc do všetkých tkanív a orgánov a následne prenášajú oxid uhličitý do pľúc..
pohonAktín a myozín prispievajú k sťahovaniu svalov.
rezervaVďaka bielkovinám sa v tele ukladajú prospešné látky, napríklad železo.
ochrannýProdukované protilátky viažu a neutralizujú cudzie proteíny a mikroorganizmy.
signálProteínové molekuly prijímajú signály z prostredia a prenášajú príkazy do bunky.
energieKeď telo spotrebuje tuky a sacharidy, získava energiu z bielkovín. Pri rozpade 1 g sa uvoľní 17,6 kJ.
Catalyticenzýmy urýchľujú biochemické reakcie, ktoré sa vyskytujú v bunkách.

Inými slovami, proteín je záložným zdrojom energie pre plné fungovanie tela. Keď sa spotrebujú všetky zásoby uhľohydrátov, proteín sa začne rozkladať. Preto by mali športovci brať do úvahy množstvo vysoko kvalitných bielkovín, ktoré pomáhajú pri budovaní a posilňovaní svalov. Hlavná vec je, že zloženie konzumovanej látky zahŕňa celú skupinu esenciálnych aminokyselín.

Dôležité! Biologická hodnota bielkovín znamená ich množstvo a kvalitu asimilácie v tele. Napríklad v prípade vajec je koeficient 1 a v pšenici 0,54. To znamená, že v prvom prípade sa absorbujú dvakrát toľko ako v druhom.

Keď proteín vstúpi do ľudského tela, začne sa rozkladať na stav aminokyselín a potom na vodu, oxid uhličitý a amoniak. Potom prechádzajú krvou do iných tkanív a orgánov..

Bielkovinové jedlo

Už sme zistili, čo sú proteíny, ale ako tieto znalosti uplatniť v praxi? Nie je potrebné ponoriť sa do vlastností ich štruktúry, aby sa dosiahol požadovaný výsledok (schudnúť alebo hromadiť hmotu), stačí určiť, aký druh potravy je na to potrebný.

Ak chcete zostaviť proteínové menu, zvážte tabuľku produktov s vysokým obsahom zložky.

Množstvo proteínuProdukty
Veľmi veľké (viac ako 15 gramov)Ryby, sójové bôby, strukoviny, mäso, tvaroh (do obsahu tuku 5%).
Veľké (10 - 15 gr.)Bravčové, kuracie vajcia, tvaroh, cestoviny a obilniny (krupica, ovos, pohánka).
Mierne (5 - 9,9 g)Zelený hrášok, jačmeň, raž a pšeničný chlieb.
Malý (2 - 4,9)Zemiaky, karfiol, špenát, zmrzlina, kefír, kyslá smotana, mlieko.
Veľmi malé (0,4 - 1,9 g)Bobule, ovocie a takmer všetka zelenina.

Venujte pozornosť rýchlosti asimilácie. Niektoré z nich sú absorbované organizmami v krátkom časovom období, zatiaľ čo iné sú dlhodobejšie. Závisí to od štruktúry proteínu. Ak sa získajú z vajec alebo mliečnych výrobkov, okamžite vstúpia do potrebných orgánov a svalov, pretože sú obsiahnuté vo forme samostatných molekúl. Po tepelnom spracovaní je hodnota mierne znížená, ale nie kritická, takže nemusíte jesť surové jedlo. Mäsové vlákna sa zle spracovávajú, pretože boli pôvodne určené na vytváranie sily. Varenie zjednodušuje proces asimilácie, pretože počas spracovania pri vysokých teplotách vo vláknach sú priečne väzby zničené. Ale aj v tomto prípade dôjde k úplnej asimilácii po 3 - 6 hodinách.

Zaujímavé! Ak je vaším cieľom budovať sval, jesť bielkovinové jedlo hodinu pred tréningom. Vhodné kuracie alebo morčacie prsia, ryby a mliečne výrobky. Takže zvyšujete efektívnosť cvičení.

Nezabudnite tiež na rastlinné potraviny. V semenách a strukovinách sa nachádza veľké množstvo látky. Telo však musí stráviť veľa času a energie, aby ich extrahovalo. Huba je najťažšie stráviteľná a vstrebateľná, ale sója ľahko dosiahne svoj cieľ. Jedna sója však nebude stačiť na plnohodnotnú prácu tela, musí sa však kombinovať s prospešnými vlastnosťami živočíšneho pôvodu..

Kvalita bielkovín

Biologická hodnota proteínov sa dá sledovať z rôznych uhlov. Už sme študovali chemické hľadisko a dusík, vezmeme do úvahy ďalšie ukazovatele.

  • Aminokyselinový profil znamená, že bielkoviny, ktoré prichádzajú s jedlom, sa musia zhodovať s bielkovinami, ktoré sa už nachádzajú v tele. Inak bude syntéza prerušená a povedie k rozkladu proteínových zlúčenín.
  • Potraviny s konzervačnými látkami a tie, ktoré boli tepelne ošetrené, majú k dispozícii menej aminokyselín..
  • V závislosti od rýchlosti rozkladu bielkovín na jednoduché zložky sa bielkoviny absorbujú rýchlejšie alebo pomalšie.
  • Využitie proteínov je ukazovateľom času, počas ktorého sa v tele zadržiava vytvorený dusík, a toho, koľko celkového proteínu sa strávi..
  • Účinnosť závisí od toho, ako zložka ovplyvňuje rast svalov.

Malo by sa tiež poznamenať, hladina asimilácie proteínov zložením aminokyselín. Vďaka svojej chemickej a biologickej hodnote je možné identifikovať výrobky s optimálnym zdrojom bielkovín..

Zoberme si zoznam komponentov zahrnutých v strave športovca:

Ako vidíme, uhľohydrátové potraviny sú tiež zdravým jedlom pre vývoj svalov. Nevzdávajte sa užitočných komponentov. Len pri správnom pomere bielkovín, tukov a uhľohydrátov nebude telo pociťovať stres a bude sa meniť k lepšiemu.

Dôležité! V potrave by mali prevládať bielkoviny rastlinného pôvodu. Ich pomer k zvieratám je 80% až 20%.

Ak chcete získať maximálny úžitok z proteínových produktov, nezabudnite na ich kvalitu a rýchlosť asimilácie. Pokúste sa vyrovnať stravu tak, aby bolo telo nasýtené užitočnými stopovými prvkami a aby netrpelo nedostatkom vitamínov a energie. Na záver hovoríme, že sa musíte starať o správny metabolizmus. Ak to chcete urobiť, skúste po večeri zistiť výživu a jesť bielkoviny. Vyhnete sa tak nočnému občerstveniu, čo pozitívne ovplyvní vašu postavu a zdravie. Ak chcete schudnúť, jesť hydinu, ryby a nízkotučné mliečne výrobky.

Koľko aminokyselín je v proteíne??

Pokiaľ ide o dôležitosť aminokyselín pre udržanie zdravia, leniví nečítali ani nepočuli. Tieto zlúčeniny sa často nazývajú stavebnými kameňmi bielkovín a môže sa zdať, že ich úloha v tele je na to obmedzená. Ale to zďaleka nie je pravda. Bez aminokyselín je syntéza proteínov naozaj nemožná. Ale okrem funkcie „konštrukcia“ tieto látky plnia obrovské množstvo ďalších úloh, z ktorých každá môže byť prisúdená najdôležitejším pre zdravie a dokonca aj život samotný..

Aminokyseliny alebo aminokarboxylové kyseliny (AMA) sú veľmi veľkou skupinou zlúčenín. V súčasnosti známe množstvo takýchto látok prírodne dosahuje päťsto. Ale v bunkách a tkanivách ľudského tela je ich oveľa menej: približne 170. A v zložení bielkoviny zodpovednej za prenos genetickej informácie je ich len veľmi málo - dvadsaťtri. Pre ľudský organizmus sú najdôležitejšie nasledujúce aminokarboxylové zlúčeniny:

  • alanín,
  • arginín,
  • asparagín,
  • valín,
  • kyselina gama-aminomaslová,
  • kyselina glutámová,
  • glutamín,
  • glutatiónu,
  • glycín,
  • histidín,
  • dimetyl glycín,
  • izoleucín,
  • karnitín,
  • leucín,
  • lyzín,
  • metionín,
  • ornitín,
  • proline,
  • serín,
  • taurín,
  • treonín,
  • tryptofán,
  • tyrozín,
  • fenylalanín,
  • citrulínu,
  • cysteín a cystín.

Každá aminokyselina hrá svoju vlastnú úlohu tak pri syntéze proteínov, ako aj pri iných procesoch, ktoré určujú ľudské zdravie, energetickú hladinu, mentálne schopnosti atď..

Koľko aminokyselín je v proteíne, určuje samotný proteín. V kompletnom proteíne (nazýva sa plnohodnotným) sa nachádza celá aminokarboxylová kompozícia. V dolnej časti chýba niekoľko AMA. Proteíny môžu byť navyše jednoduché (obsahujú iba aminokyseliny) a komplexné (aminokyselinový „komplex“ je doplnený o ďalšie chemické zlúčeniny). Ale vo všetkých prípadoch sú to aminokarboxylové kyseliny, ktoré sú základom budovania proteínovej molekuly, a bez týchto látok nie je možné správne fungovanie tela..

Celý „súbor“ aminokyselín možno rozdeliť do nasledujúcich skupín:

  • Zameniteľné. Tieto látky, ktoré tvoria proteín, sa môžu v ľudskom tele syntetizovať z látok, ktoré prichádzajú s jedlom. Pri vysokej spotrebe jednej alebo druhej vymeniteľnej AMA sa aktivujú mechanizmy, ktoré vytvárajú dostatočné množstvo tejto aminokyseliny z iných látok, ktoré sú v súčasnosti k dispozícii..
  • Nenahraditeľný. Tieto aminokyseliny nemôžu byť syntetizované v tele a môžu do nich vstúpiť iba v konečnej forme spolu s jedlom.
  • Podmienečne nenahraditeľné. Táto skupina zahŕňa aminokyseliny, ktoré sa bežne syntetizujú v ľudskom tele. Ale po chorobách s vysokou úrovňou stresu, žijúcich v nepriaznivej environmentálnej situácii atď. Ich syntéza prudko klesá alebo sa úplne zastavuje..

Pokiaľ ide o bielkoviny v ľudskom tele, je s ňou spojená sada svalovej hmoty. Preto sa proteín považuje za „palivo“ pre svaly. Je to však iba jedna z funkcií proteínu, ktorý v ľudskom tele predstavuje obrovská rozmanitosť. Proteín je komplex aminokyselín spojených peptidmi. V závislosti na tom, ako sú AMA distribuované v proteínovej molekule a ako sú spojené, sa mení štruktúra proteínu, jeho funkcie a ďalšie vlastnosti. Možno to niekoho prekvapí, ale proteíny by sa mali chápať nielen ako „stavebné kamene“ na získavanie svalovej hmoty, ale tiež:

  • kolagén - prírodný „rám“, ktorý poskytuje elasticitu pokožky, ktorá je súčasťou tkaniva chrupavky atď.;
  • neurotransmitery - zlúčeniny, ktoré poskytujú správnu interpretáciu nervových signálov a ich prenos medzi všetkými orgánmi a tkanivami;
  • hormóny - látky, ktoré regulujú všetky telesné funkcie: od práce reprodukčného systému až po mentálne reakcie.

Zoznam pokračuje..

Aj pri súčasnej úrovni prístupnosti akýchkoľvek informácií stále existuje mylná predstava, že celý súbor aminokyselín možno získať iba z potravín živočíšneho pôvodu. Aminokarboxylové kyseliny sa v skutočnosti syntetizujú aj v rastlinách. Biologická dostupnosť (stráviteľnosť) takýchto AMA je však o niečo nižšia ako ich živočíšne produkty.

Vegetariánstvo. Ľudia, ktorí dodržiavajú zásady veganstva, by mali byť pri kontrole svojho stravovania opatrnejší, aby sa zabezpečilo, že z potravy dostanú esenciálne aminokyseliny..

Vysoké zaťaženie. Ďalšou rizikovou skupinou sú ľudia vystavení nadmernému fyzickému alebo psychickému stresu. Za týchto okolností je spotreba aminokyselín výrazne vyššia, pretože musia obnovovať bunkové a tkanivové zdroje vynaložené počas tréningu alebo stresu..

Niektoré choroby. Môžu tiež spôsobiť nedostatok aminokyselín. Najmä malabsorpcia živín, pri ktorej určité látky spotrebované s potravou prechádzajú cez telo v tranzite a nie sú schopné podieľať sa na syntéze aminokyselín alebo kompenzovať ich nedostatok.

Kontrola vyváženej a pravidelnej stravy je základom pre udržanie správneho zloženia aminokyselín. Nie je to však vždy možné, a to je dôvod, prečo. Ak používate iba jedlo, nie je možné na tanier vložiť iba aminokyseliny. Musíte tiež vziať do úvahy kalorický príjem potravy, obsah tukov, uhľohydrátov, vlákniny atď. Výsledkom je, že počet konzumovaných aminokyselín môže byť obmedzený na dve alebo tri, ale môže byť vážne „zaťažený“ ďalšími kalóriami. Tento problém je obzvlášť dôležitý pre športovcov, pozorovateľov hmotnosti a tých, ktorí nechcú mastné alebo vysokokalorické potraviny zo zdravotného hľadiska..

V situáciách opísaných vyššie sa môžu hodiť špeciálne doplnky, ako napríklad Niteworks z HERBALIFE Nutrition *. Zloženie produktu obsahuje aminokyseliny, ktoré podporujú správne fungovanie srdca a krvných ciev, čím sa zvyšuje elasticita stien krvných ciev. Jedna porcia nápoja pripraveného s týmto potravinovým doplnkom je schopná udržiavať hladinu niekoľkých dôležitých aminokyselín na normálnej úrovni počas dňa *.

S nedostatkom aminokyselín v tele sa môžu vyskytnúť tieto nepríjemné príznaky:

  • rýchla duševná a fyzická únava;
  • svalová slabosť;
  • bolesť kĺbov, znížená pohyblivosť;
  • opuch
  • „Nevysvetliteľné“ útoky hladu;
  • znížená ostrosť zraku;
  • poškodenie vlasov, nechtov, kože.

Osobitne dôležité je venovať pozornosť týmto príznakom, ak dlhodobo dodržiavate reštriktívnu diétu, trpíte stresom, podrobujete sa veľkej fyzickej námahe a trpíte akoukoľvek chorobou. Ale vo všetkých prípadoch by ste sa mali najprv poradiť so svojím lekárom, pretože príznaky nedostatku bielkovín sú nešpecifické a podobné príznakom mnohých chorôb..

Veveričky. Vlastnosti proteínov.

Proteíny sú prírodné polypeptidy s obrovskou molekulovou hmotnosťou. Sú súčasťou všetkých živých organizmov a vykonávajú rôzne biologické funkcie..

Štruktúra proteínov.

Proteíny majú 4 štruktúrne úrovne:

  • primárna štruktúra proteínu je lineárna sekvencia aminokyselín v polypeptidovom reťazci zložená v priestore:
  • sekundárna štruktúra proteínu je konformácia polypeptidového reťazca, pretože krútenie vo vesmíre v dôsledku vodíkových väzieb medzi skupinami NH a CO. Existujú dva spôsoby, ako stohovať: a-helix a β-štruktúra.

Na jednej strane sú umiestnené 4 zvyšky aminokyselín, ktoré sú mimo špirály.

Polypeptidový reťazec je napnutý, jeho časti sú navzájom rovnobežné a sú držané vodíkovými väzbami.

  • Terciárna štruktúra proteínu je trojrozmerné znázornenie skrútenej a-helixovej alebo p-štruktúry v priestore:

Táto štruktúra je vytvorená kvôli –S-S-disulfidovým mostíkom medzi cysteínovými zvyškami. Tvorba takejto štruktúry zahŕňa opačne nabité ióny.

  • kvartérna štruktúra proteínu sa vytvára v dôsledku interakcie medzi rôznymi polypeptidovými reťazcami:

Syntézy bielkovín.

Syntéza je založená na metóde v tuhej fáze, v ktorej je prvá aminokyselina fixovaná na polymérnom nosiči a k ​​nej sú postupne pripojené nové aminokyseliny. Po oddelení polyméru od polypeptidového reťazca.

Fyzikálne vlastnosti proteínu.

Fyzikálne vlastnosti proteínu sú určené štruktúrou, takže proteíny sú rozdelené na guľovité (rozpustné vo vode) a fibrilárne (nerozpustné vo vode)..

Chemické vlastnosti proteínov.

1. Denaturácia proteínov (deštrukcia sekundárnej a terciárnej štruktúry pri zachovaní primárnej). Príkladom denaturácie je koagulácia vaječných bielkov pri varení vajec.

2. Hydrolýza bielkovín - ireverzibilné zničenie primárnej štruktúry v kyslom alebo zásaditom roztoku s tvorbou aminokyselín. Takže môžete určiť kvantitatívne zloženie proteínov.

3. Kvalitatívne reakcie:

Biuretova reakcia - interakcia peptidovej väzby a solí medi (II) v alkalickom roztoku. Na konci reakcie roztok zmení farbu na fialovú.

Xantoproteínová reakcia - pri reakcii s kyselinou dusičnou sa pozoruje žlté škvrny.

Biologický význam bielkovín.

1. Bielkoviny - stavebný materiál, svaly, kosti, tkanivá.

2. Proteíny sú receptory. Vysiela a vníma signál prichádzajúci zo susedných buniek z prostredia.

3. Proteíny hrajú dôležitú úlohu v imunitnom systéme tela..

4. Proteíny vykonávajú transportné funkcie a prenášajú molekuly alebo ióny na miesto syntézy alebo akumulácie. (Hemoglobín prenáša kyslík do tkanív.)

5. Bielkoviny - katalyzátory - enzýmy. Sú to veľmi silné selektívne katalyzátory, ktoré urýchľujú reakcie miliónkrát..

V tele existuje niekoľko aminokyselín, ktoré sa nedajú syntetizovať - ​​podstatné: získavajú sa iba s jedlom: tizín, fenylalanín, metinín, valín, leucín, tryptofán, izoleucín, treonín.

Lekcia 2. Zloženie jedla. Bielkoviny, tuky, uhľohydráty a iné zložky

Potraviny dodávajú ľudskému telu energiu, ktorú potrebuje na celý život. Život sa udržiava vďaka pravidelnej výžive a komplexným fyzikálnym a chemickým reakciám, ktoré spôsobuje (bežne sa nazýva metabolizmus alebo metabolizmus). Jedlo obsahuje veľa výživných látok, bez ktorých by bol nemožný akýkoľvek rast, vývoj a fungovanie tela. O týchto živinách budeme hovoriť v druhej lekcii..

Ďalej zvážime:

Vysvetlíme tiež, aká je hodnota každej látky..

veveričky

Bielkoviny sú hlavným stavebným materiálom pre telo a základom jeho buniek a tkanív. Asi 20% z nich sú ľudské telo a viac ako 50% sú bunky. Telo nemôže ukladať bielkoviny v tkanivách „na neskôr“, a preto sa vyžaduje, aby prišli s jedlom každý deň.

Bielkoviny obsahujú esenciálne aminokyseliny, ktoré nie sú syntetizované v ľudskom tele - sú to arginín, histidín, treonín, fenylalanín, valín, izoleucín, leucín, metionín, lyzín a tryptofán. Proteíny môžu mať rôznu biologickú hodnotu, ktorá závisí od toho, koľko a aké aminokyseliny obsahujú, aký je pomer esenciálnych a neesenciálnych aminokyselín a aká je ich stráviteľnosť v zažívacom trakte..

Proteíny živočíšneho pôvodu majú spravidla väčšiu biologickú hodnotu. Napríklad vajcia, pečeň, mäso a mlieko sa môžu pochváliť optimálnym pomerom esenciálnych kyselín. A oni sú absorbovaní 97%, zatiaľ čo rastlinné bielkoviny sú absorbované iba 83-85%, pretože rastlinné výrobky obsahujú veľké množstvo nestráviteľných (balastových) látok.

Rastlinné potraviny všeobecne obsahujú malé množstvo bielkovín a je pozorovaný nedostatok metionínu, lyzínu a tryptofánu. Vysoký obsah bielkovín má iba strukoviny (napríklad sója, fazuľa a hrach) (od 24% do 45%). 20% bielkovín je prítomných v orechoch a slnečnicových semenách. Zložením aminokyselín sú raž, ryža a sójové bielkoviny blízke živočíšnym bielkovinám.

Potreba bielkovín v tele závisí od veku, pohlavia, povahy práce, vnútroštátnych výživových charakteristík a klimatických podmienok, v ktorých žije. Dospelí, ktorí sa nezapájajú do aktívnej fyzickej práce, by zvyčajne mali užívať bielkoviny denne v dávke o niečo menej ako 1 g na 1 kg telesnej hmotnosti. Potravinová bielkovina by mala predstavovať 1/6 podielu hmotnosti a 10 - 13% z celkovej energetickej potreby tela a 55% odporúčaného príjmu bielkovín by malo byť živočíšneho pôvodu. Ak je dieťa alebo dospelý zapojený do fyzickej práce, zvyšuje sa jeho potreba bielkovín.

Jedlé tuky sú estery vyšších mastných kyselín a glycerolu. V esteroch mastných kyselín je párny počet atómov uhlíka a mastné kyseliny samotné rozdelené do dvoch veľkých skupín - nasýtené a nenasýtené tuky. Tuhé živočíšne tuky sú prvé, ktoré sú bohaté (môže byť až 50% celkovej hmotnosti), a druhé na tekuté oleje a morské plody (v mnohých olejoch, napríklad v olivových, ľanových, kukuričných a slnečnicových olejoch, môžu nenasýtené tuky dosiahnuť až 90%). V ľudskom tele je normálny obsah tuku 10 - 20%, ale v prípade zhoršeného metabolizmu tukov sa toto číslo môže zvýšiť na 50%..

Tuky a tuky podobné látky tvoria bunkové membrány a obaly nervových vlákien, podieľajú sa na syntéze vitamínov, hormónov a žlčových kyselín. Usadeniny tukov sa zase považujú za energetickú rezervu tela. Energetická hodnota tukov je viac ako dvojnásobkom hodnoty uhľohydrátov a bielkovín. Keď sa oxiduje 1 g tuku, uvoľní sa 9 kcal energie.

Dospelí by mali konzumovať 80 až 100 g tuku denne, čo zaisťuje až 35% celkovej energetickej hodnoty stravy. Linolové a linolénové mastné kyseliny sú nevyhnutné (v tele sa nesyntetizujú) a nevyhnutne musia byť dodávané s jedlom. Sú v tuku mnohých rýb a morských cicavcov, orechov a rastlinných olejov. Spolu s inými vyššími nenasýtenými mastnými kyselinami neumožňujú rozvoj aterosklerózy, zvyšujú odolnosť tela voči infekčným chorobám.

Pokiaľ ide o výživovú hodnotu tukov, je to kvôli prítomnosti esenciálnych mastných kyselín, prítomnosti vitamínov A, E a D, ich absorpcii a stráviteľnosti. Maximálna biologická hodnota je obsiahnutá v tukoch s linolovými a inými vyššími nenasýtenými kyselinami. Ako sa tuk absorbuje, závisí od jeho teploty topenia: ak je nižšia ako teplota tela, tuky sa vstrebávajú o 97 - 98%, a ak je teplota topenia 50 - 60 ° C, absorbujú sa iba 70 - 80%..

Spolu s potravinami vstupujú do tela tuky podobné látkam, ako sú vitamíny rozpustné v tukoch, fosfolipidy a steroly. Z sterolov je najlepšie známy cholesterol nachádzajúci sa v živočíšnych produktoch. Ale aj v tele ho môžu syntetizovať medziprodukty metabolizmu tukov a uhľohydrátov..

Cholesterol je zdrojom hormónov a žlčových kyselín a predzvesťou vitamínu D3. Raz v krvi a žlči zostáva v nich cholesterol vo forme koloidného roztoku, ktorý sa vytvára v dôsledku interakcie s fosfatidmi, nenasýtenými mastnými kyselinami a proteínmi. Ak je metabolizmus týchto látok narušený (alebo je nedostatok), cholesterol sa mení na malé kryštály, ktoré sa usadia na stenách krvných ciev a žlčovodov, a preto sa vyvíja ateroskleróza a tvoria sa žlčové kamene..

sacharidy

V potravinách sú uhľohydráty vo forme glukózy a fruktózy (monosacharidy), laktózy a sacharózy (oligosacharidy), pektínu, vlákniny, glykogénu a škrobu (polysacharidy). Sacharidy sú hlavným zdrojom energie pre ľudí: keď sa oxiduje iba 1 g uhľohydrátov, uvoľní sa 4 kcal.

Pre osobu, ktorá sa nezapája do fyzickej práce, je priemerná potreba uhľohydrátov 400 - 500 g za deň, 2/3 dennej stravy v hmotnostných percentách a 60% v kalorických hodnotách. Ak človek aktívne pracuje fyzicky, norma sa zvyšuje.

Pri výbere jedla je najlepšie zvoliť polysacharidy, t. na výrobkoch obsahujúcich pektín, glykogén, škrob atď., a ak je to možné, vyhýbajte sa oligomonosacharidom - výrobkom obsahujúcim laktózu, fruktózu, glukózu, sacharózu atď. Polysacharidy sa trávia pomalšie a dynamika koncentrácie glukózy (konečný produkt trávenia) v telesných tekutinách je oveľa priaznivejšia pre nasledujúci metabolizmus. Je tiež dôležité, aby polysacharidy neboli sladké, pretože sa zníži pravdepodobnosť ich zvýšenej spotreby.

Disacharid laktózy sa nachádza hojne v mlieku a mliečnych výrobkoch. Rastliny sa však právom považujú za hlavný dodávateľ uhľohydrátov do tela, pretože ich obsah v nich je 80 až 90% suchej hmotnosti. Rastlinné výrobky majú tiež veľa nestráviteľných a nestráviteľných polysacharidov, ako je celulóza. Musíte vedieť, že vďaka nestráviteľnej strave vlákniny je stimulovaná črevná motilita, absorbuje sa množstvo katabolitov (dokonca toxických) nachádzajúcich sa v hrubom čreve, vylučuje sa cholesterol a prospešné črevné baktérie sú zásobované živinami. V priemere by mal dospelý užiť 25 g sacharidov denne.

vitamíny

Vitamíny sú nenahraditeľné potravinové látky (živiny) organického pôvodu a najrozličnejšej chemickej štruktúry. Sú potrebné pre správny metabolizmus v ľudskom tele. Ich denná norma sa zvyčajne meria v mg (miligramoch) a μg (mikrogramoch) a rovnako ako predtým závisí od veku, pohlavia, povahy práce a zdravia osoby.

Vitamíny sú rozpustné vo vode (vitamíny skupiny B a vitamínu C) a rozpustné v tukoch (vitamíny A, D, E, K):

  • Takmer všetky vitamíny B sa nachádzajú vo vaječných bielkoch, kvasniciach, pečeni, strukovinách a vonkajších častiach obilnín.
  • Vitamín C (kyselina askorbová) sa nachádza v zelených častiach rastlín, bobúľ, zeleniny, citrusových plodov a iného ovocia, najmä v kyslých, ako aj v obličkách a pečeni..
  • Vitamín A je bohatý iba na produkty živočíšneho pôvodu - syry, kaviár jesetera, treska pečeň, hovädzia pečeň, maslo. Navyše sa v tele syntetizuje prostredníctvom provitamínu A (karotén), ktorý sa nachádza v ovocí, bobuľkách a zelenine oranžovej farby..
  • Zdrojmi vitamínu D sú olej z tresčej pečene, rybie ikry, mliečne tuky a pečeň. Syntéza tohto vitamínu je spôsobená ultrafialovým žiarením..
  • Vitamín E sa nachádza v zelených listoch zeleniny, vaječných žĺtkov a rastlinných olejov.
  • Telo je zásobované vitamínom K pečeňou, zemiakmi, paradajkami a listovou zeleninou.

Vitamíny sa najlepšie konzervujú čerstvou zeleninou, preto sa odporúča konzumovať ich čo najčastejšie. Ak ich dusíte a varíte, zníži sa obsah vitamínov. A ak dáte kvasnicu alebo zeleninu rýchlo zmrazíte, vitamíny sa budú dlho skladovať v zelenine.

Hodnota vitamínov pre človeka je veľmi vysoká. Vyjadruje sa v skutočnosti, že vitamíny slúžia ako zložka, ktorá je nevyhnutná pre správne fungovanie enzýmov; Zúčastňujú sa na metabolických procesoch, pomáhajú telu rásť a rozvíjať sa, posilňujú imunitu. Pri nedostatku vitamínov sú narušené mechanizmy nervového systému a vizuálneho aparátu, objavujú sa kožné problémy, nedostatok vitamínov a hypovitaminóza, oslabuje sa imunitný stav atď. Je potrebné si uvedomiť, že najviac vzácnymi vitamínmi (najmä počas zimy a skoro na jar) sú vitamíny A, B1, B2 a C.

minerály

Minerály sú súčasťou tkanív a orgánov, a preto je ich veľká úloha vo fyzikálno-chemických procesoch prebiehajúcich v tele dôsledkom. Niektoré minerálne látky sú obsiahnuté v bunkách, zatiaľ čo iné sú v tkanivovej tekutine, lymfy a krvi (v nich sú minerálne látky suspendované vo forme iónov)..

Najvýznamnejšie pre fungovanie tela sú síra, chlór, fosfor, draslík, horčík a vápnik. Tieto prvky pomáhajú telu budovať tkanivá a bunky a tiež zabezpečujú funkcie centrálneho nervového systému, svalov a srdca. Okrem toho neutralizujú škodlivé kyseliny - produkty metabolizmu.

Vápnik je stavebný materiál pre kostné tkanivo, a najmä je potrebné pre deti, ktorých kostra je vo fáze tvorby. Vápnik sa prijíma so zeleninou, ovocím a mliečnymi výrobkami.

Fosfor nie je o nič menej dôležitý, pretože zúčastňuje sa aj na stavbe kostí a viac ako polovica všetkého dostupného fosforu je v kostiach. Ak je v tele dostatok fosforu, vždy bude normálny metabolizmus uhľohydrátov a silný nervový systém. Fosfor je súčasťou strukovín, zŕn, rýb, mlieka a mäsa.

Telo prirodzene potrebuje horčík, bróm, jód, zinok, kobalt, fluór a ďalšie stopové prvky (v ďalšej lekcii o nich budeme hovoriť viac a vitamíny), ktoré sú obsiahnuté v potravinách v minimálnych objemoch (menej ako 1 mg na 1%) ) Z nich pozostáva veľa enzýmov, hormónov, vitamínov; priamo ovplyvňujú vývoj tela a metabolizmus.

Nedostatok stopového prvku v tele spôsobuje špecifické choroby, ako je zubný kaz (nedostatok fluoridov), ťažká anémia (nedostatok medi alebo kobaltu), endemická struma (nedostatok jódu) a ďalšie. Osobitná pozornosť sa musí venovať zabezpečeniu toho, aby sa do tela dodávali minerálne látky do tela dieťaťa. Ak sa kŕmia dostatočným množstvom materského mlieka až do 2 mesiacov, musíte ich do 3. mesiaca pridať do štiav zo zeleniny, ovocia a bobúľ. Od 5. mesiaca je potrebné doplnkové potraviny zásobovať minerálmi (ovos a pohánka, obilniny, mäso, vajcia, ovocie a zelenina).

Voda a minerály v nej rozpustené slúžia ako základ vnútorného prostredia tela - je hlavnou súčasťou tkanivovej tekutiny, lymfy a plazmy. Ani jeden životne dôležitý proces v tele (najmä termoregulačné a enzymatické procesy) nie je možný bez dostatočného množstva vody..

Výmena vody je ovplyvnená parametrami ako vlhkosť a teplota okolia, stravovacie návyky a dokonca aj správanie a oblečenie. Dospelý by mal svojmu telu dodať približne 2-3 litre tekutiny. Mužom sa odporúča piť asi 3 litre a ženám - asi 2,3 litra, pričom viac ako polovica tohto množstva by mala byť čistá pitná voda..

Mimochodom, v súvislosti s výhodami vody vám odporúčame prečítať si naše články - nájdete ich tu, tu a tu. Keď zhrnieme rozhovor o látkach potrebných pre telo, nebude zbytočné hovoriť pár slov o spotrebe energie v ľudskom tele..

Výpočet energie

Určité množstvo energie poskytované jedlom sa vynakladá na udržiavanie každého procesu v tele. Príjem a spotreba energie sú vyjadrené v tepelných jednotkách nazývaných kalórie. Kalórie rovnaké ako množstvo tepla potrebné na zvýšenie teploty 1 litra vody o 1 °.

Priemerné ukazovatele spaľovania látok obsiahnutých v potravinách sú tieto:

  • 1 g proteínu = 4,1 kcal
  • 1 g tuku = 9,3 kcal
  • 1 g uhľohydrátov = 4,1 kcal

Energia pre hlavnú výmenu energie je minimálny počet kalórií, ktoré sú potrebné na zabezpečenie potrieb tela v stave nervového a svalového odpočinku. Ak človek pracuje mentálne alebo fyzicky, zvyšuje sa výmena energie a zvyšuje sa množstvo živín, ktoré potrebuje.

Keď je napríklad ľudské telo v extrémnych podmienkach, napríklad ak hladuje, môže potrebná energia pochádzať z vnútorných štruktúr a rezerv (taký proces sa nazýva endogénna výživa). Ľudská potreba energie založená na dennej spotrebe energie sa rovná 1700 až 5000 kcal (niekedy aj viac). Tento ukazovateľ závisí od pohlavia osoby, jeho veku, životného štýlu a charakteristík práce..

Ako už vieme, medzi výživnými látkami v potravinách vynikajú tuky, uhľohydráty, bielkoviny (bielkoviny), minerály a vitamíny. Podľa kalorického obsahu by denná strava mala zodpovedať každodennej spotrebe energie a mala by sa brať ohľad na metabolizmus a spotrebu energie doma av práci. Približná denná kalorická hodnota, ak sa vykonáva minimálna denná fyzická aktivita, sa vypočíta vynásobením normálnej hmotnosti (v kg) 30 kcal pre ženy a 33 kcal pre mužov. Proteínové tuky a uhľohydráty by mali korelovať ako 1: 1: 4. Okrem toho hrá dôležitú úlohu aj kvalita stravovania, ktorá závisí od vkusu, zvykov a množstva nadbytočnej telesnej hmotnosti každého jednotlivca..

Vo väčšine prípadov odborníci na výživu odporúčajú používať diéty, ktoré sú štandardom v kalóriách (poskytujú telu 2200 - 2700 kcal). Strava by však mala obsahovať rôzne potraviny - v kalóriách aj v kvalite. Vždy by ste mali pamätať na „prázdne“ kalórie obsiahnuté v chlebe, cestovinách na báze bielej rafinovanej múky, bieleho cukru, sušienok, pečiva a iných sladkostí, sladkých nealkoholických nápojov a alkoholu..

Každá osoba si musí zvoliť stravu, ktorá mu poskytne potrebné množstvo energie. Je dôležité zabezpečiť, aby sa do tela dostalo čo najmenej škodlivých látok a „prázdnych“ kalórií a aby sa sledovala telesná hmotnosť. Ľudia, ktorí sú obézni alebo naopak nadmerne chudobní, by sa mali spojiť s odborníkmi, ktorí vám pomôžu pri výbere správnej výživy pre každý deň..

Na správne určenie jedla a na zistenie, koľko kalórií je v konkrétnom produkte, sa zvyčajne používajú špeciálne tabuľky. Nižšie nájdete tri takéto tabuľky - na nealkoholické nápoje, alkohol a najbežnejšie potraviny.

Tabuľky obsahu bielkovín, tukov a uhľohydrátov

Používanie stolov je také ľahké ako škrupiny hrušiek - všetky nápoje a výrobky sú zoskupené a usporiadané v abecednom poradí. Oproti každému nápoju alebo produktu sú stĺpce, ktoré označujú obsah potrebných látok a počet kalórií (na základe 100 g konkrétneho produktu). Na základe týchto tabuliek je veľmi výhodné pripraviť si vlastnú stravu.

Proteíny sú ako molekuly. Zloženie, štruktúra a funkcie proteínov. Lekcia 10

Bielkoviny hrajú hlavnú úlohu v živote organizmov a kvantitatívne ich prevažujú. V tele zvierat tvoria 40 - 50% suchej hmotnosti, v rastlinách - 20 - 35%. Toto je najrôznejšia skupina molekúl - chemicky aj funkčne. Zloženie a štruktúra proteínov určuje obrovskú rozmanitosť ich funkcií v bunke: je ich toľko, že nie je možné ich vymenovať a opísať všetky. Tieto funkcie však môžete zoskupiť do nasledujúcich ôsmich kategórií. Tento zoznam však nebude úplný..

    1. Enzymatické (katalytické). Enzýmy sú proteínového pôvodu. Sú to trojrozmerné globulárne (skladané) proteíny, ktoré sú pevne priľahlé k molekule na jej štiepenie alebo zostavenie. Takéto prispôsobenie urýchľuje špecifické chemické reakcie v bunke..
    2. Ochranný účinok. Iné globulárne proteíny používajú svoju formu na rozpoznávanie cudzích mikroorganizmov a rakovinových buniek. Tieto receptory sú tvorené endokrinným a imunitným systémom. Mnoho živých organizmov vylučuje proteíny, ktoré sú toxické pre ostatných. Toxíny syntetizujú množstvo zvierat, húb, rastlín, mikroorganizmov. Niektoré organizmy sú zase schopné produkovať antitoxíny, ktoré inhibujú účinky týchto jedov..
    3. Transport. Guľové proteíny sa viažu a transportujú malé molekuly a ióny. Napríklad transportný proteín hemoglobín prenáša kyslík a oxid uhličitý prúdom krvi. Membránové transportné proteíny pomáhajú molekulám a iónom pohybovať sa plazmatickou membránou. Krvný albumín transportuje mastné kyseliny, globulíny transportujú kovové ióny a hormóny.
    4. Štrukturálne. Proteínové molekuly sú súčasťou všetkých bunkových membrán a organoidov. Prvky cytoskeletu, kontraktilné štruktúry svalových vlákien sú vyrobené z proteínov. Štrukturálne sú keratín vo vlasoch, fibrín v krvných zrazeninách, kolagén v koži, väzivo, šľachy a kosti. Štruktúra väzov, stien tepien a pľúc tiež zahrnuje štrukturálny proteínový elastín.
    5. Propulsion. Kontraktilné proteíny poskytujú schopnosť buniek, tkanív, orgánov a celých organizmov meniť tvar, pohybovať sa. Svaly sa sťahujú kvôli pohybu dvoch typov proteínových vlákien: aktínu a myozínu. Kontraktilné (lat. Contraho, contractum - kontrakt, kontrakt) proteíny hrajú kľúčovú úlohu v cytoskelete a pohybe látok v bunke. Proteínový tubulín je tiež súčasťou mikrotubúl vretienka, rias a bičíkov eukaryotických buniek..
    6. Regulačné. Drobné bielkoviny nazývané hormóny slúžia v tele zvierat ako medzibunkové prenášače. Iné proteíny regulujú syntézu RNA na DNA zapínaním a vypínaním génov. Okrem toho proteíny dostávajú informácie tým, že pôsobia ako receptory na bunkovom povrchu (táto funkcia sa niekedy považuje za samostatnú a nazýva receptor)..
    7. Vyhradenie. Vápnik a železo sa v tele ukladajú ako ióny viazané na ukladacie proteíny. Rezervné semená sa skladujú v semenách rastlín, ktoré embryo používa počas klíčenia a potom semenáčikmi ako zdroj dusíka..
  1. Energia. Po štiepení na aminokyseliny môžu proteíny slúžiť ako zdroj energie v bunke. Pri úplnej oxidácii 1 g proteínu sa uvoľní 17,6 kJ energie. Proteíny sa však vynakladajú na energetické potreby iba v extrémnych prípadoch, keď sú vyčerpané zásoby uhľohydrátov a lipidov..
Porovnávacia veľkosť proteínových molekúl. Zľava doprava: protilátka (IgG) (150 kDa), hemoglobín (66,8 kDa), hormonálny inzulín, enzým adenylátkinázy a enzým glutamín syntetáza.
Zaslal: en: Užívateľ: Gareth White, CC BY-SA 2.0

Proteínové funkcie

funkcieProteínová triedavzorkyPríklady použitia
CatalyticenzýmykarbohydrázyRozklad polysacharidov
proteázyRozklad proteínov
polymerázováSyntetizujte nukleové kyseliny
kinázyFosforylátové cukry a proteíny
ochrannýimunoglobulínyprotilátkyOznačte cudzie proteíny na elimináciu (odstránenie)
toxínyhadí jedBlokuje nervové impulzy
Proteíny bunkových antigénovProteíny MHC (hlavný histokompatibilný komplex)Identifikácia cudzích proteínov
dopravaObehové dopravníkyhemoglobínPrenáša kyslík a oxid uhličitý v krvi
myoglobínuPrenáša kyslík a oxid uhličitý do kostrových a srdcových svalov
cytochrómamiTransportné elektróny
Proteíny membránového transportuSodná draselná pumpaMembránová excitácia
Protónové čerpadloChemiosmos
Transportér glukózyTransportuje glukózu do buniek
štrukturálnevláknakolagénFormy chrupavky
keratínTvaruje vlasy, nechty, perie atď..
fibrínVytvára krvné zrazeniny
pohonsvalyaktínuRedukcia svalových vlákien
myosinRedukcia svalových vlákien
regulačnéOsmotické proteínySérový albumínPodporuje osmotickú koncentráciu krvi
Génové regulátoryrepresorReguluje transkripciu
hormónyinzulínKontroluje hladinu glukózy v krvi
vazopresínZvyšuje zadržiavanie vody obličkami
oxytocínReguluje kontrakcie maternice a produkciu mlieka
rezervaIónová väzbaferitínUchováva železo, najmä v slezine
kazeínUdržuje ióny v mlieku
kalmodulinViaže vápnikové ióny

Proteíny sú polyméry

Proteíny alebo proteíny sú nepravidelné polyméry (ktoré nemajú určitú pravidelnosť v sekvencii monomérov) pozostávajúce z monomérov nazývaných aminokyseliny. Bielkoviny, ktoré obsahujú od päťdesiat do niekoľko tisíc zvyškov aminokyselín, sa nazývajú proteíny. Molekuly s menším počtom monomérov sa nazývajú peptidy..

Všeobecné informácie o peptidoch a proteínoch

Proteín sa skladá z jedného alebo viacerých dlhých nerozvetvených reťazcov. Každý reťazec sa nazýva polypeptid a pozostáva z aminokyselín viazaných peptidovými väzbami. Výrazy „proteín“ a „polypeptid“ sa často používajú voľne, čo môže spôsobiť zmätok. V prípade proteínu, ktorý obsahuje iba jeden polypeptidový reťazec, sú oba termíny synonymá.

V prírode existuje asi 500 aminokyselín. Na tvorbe bielkovín sa zvyčajne (ale nie vždy) podieľa iba 20 z nich - nazývajú sa bielkoviny. Poradie spojenia monomérov v proteíne určuje jeho štruktúru a funkcie. Mnoho vedcov verí, že aminokyseliny boli prvými organickými molekulami, ktoré sa objavili na Zemi. Možno, že oceány, ktoré existovali na začiatku histórie našej planéty, ich obsahovali veľké množstvo..

Autotrofné organizmy syntetizujú všetky potrebné aminokyseliny z produktov fotosyntézy a anorganických zlúčenín obsahujúcich dusík. V prípade heterotrofov je zdrojom aminokyselín jedlo. U ľudí a zvierat sa niektoré aminokyseliny môžu syntetizovať z metabolických produktov (predovšetkým z iných aminokyselín). Takéto aminokyseliny sa nazývajú esenciálne.

Iné, tzv. Esenciálne aminokyseliny, sa nemôžu v tele zhromažďovať, a preto ich musia neustále vstúpiť ako súčasť potravinových bielkovín. Bielkoviny obsahujúce zvyšky všetkých esenciálnych aminokyselín sa nazývajú kompletné. Defektné proteíny sú proteíny, ktoré neobsahujú žiadne zvyšky určitých esenciálnych aminokyselín.

Esenciálnymi aminokyselinami pre človeka sú tryptofán, lyzín, valín, izoleucín, treonín, fenylalanín, metionín a leucín. Arginín a histidín sú tiež nevyhnutné pre deti..

Polypeptidové reťazce môžu byť veľmi dlhé a zahŕňajú rôzne kombinácie aminokyselinových zvyškov. Každý špecifický proteín je charakterizovaný prísne konštantným zložením a sekvenciou aminokyselín.

Dimérový proteín kalcequestrínovej membrány.
Autori depozície: Wang, S., Trumble, W.R., Liao, H., Wesson, C.R., Dunker, A.K., Kang, C., CC BY 3.0

Bielkoviny tvorené iba aminokyselinovými zvyškami sa nazývajú jednoduché. Komplexné proteíny sú proteíny, ktoré obsahujú zložku neaminokyselinovej povahy. Môže to byť ión kovu (Fe 2+, Zn 2+, Mg 2+, Mn 2+), lipidy, nukleotidy, cukry atď. Jednoduchými proteínmi sú krvný albumín, fibrín, niektoré enzýmy (trypsín) atď. Komplexné proteíny - jedná sa o väčšinu enzýmov, imunoglobulínov (protilátok).

Zloženie aminokyselín

Aminokyseliny, ako naznačuje ich názov, obsahujú bázickú aminoskupinu (-NH)2), ako aj kyslé karboxylové skupiny (-COOH), ktoré sú viazané k centrálnemu atómu uhlíka. Uhlík je naviazaný na vodík a funkčnú proteínovú skupinu nazývanú radikál (R). Tieto komponenty úplne vyplňujú všetky väzby centrálneho atómu uhlíka..

Všeobecná štruktúra a-aminokyselín, ktoré tvoria proteíny (okrem prolínu).
Zaslal: Užívateľ: X-romix

Jedinečná povaha každej aminokyseliny je určená povahou radikálovej skupiny. Všimnite si, že ak radikálna skupina neobsahuje atóm vodíka (H), ako v glycíne, potom je aminokyselina chirálna a môže existovať vo forme dvoch enantiomérov: d alebo L. Proteíny živých systémov obvykle obsahujú a (L) aminokyseliny a β ( d) aminokyseliny sú mimoriadne zriedkavé.

Radikálna skupina určuje chemické vlastnosti aminokyselín - môžu byť polárne alebo nepolárne, hydrofóbne alebo hydrofilné. Serén so zvyškom -CH2OH je polárna molekula, alanín, ktorá má -CH3 ako radikálna skupina - nepolárna.

Existujú tiež zásadité aminokyseliny (s viac ako jednou aminoskupinou) a kyslé aminokyseliny (s viac ako jednou karboxylovou skupinou). Prítomnosť ďalšej aminoskupiny alebo karboxylovej skupiny ovplyvňuje vlastnosti aminokyselín, ktoré zohrávajú rozhodujúcu úlohu pri tvorbe priestorovej štruktúry proteínu..

Zloženie zvyšku určitých aminokyselín (napríklad cysteínu) zahrnuje atómy síry. Všetkých 20 aminokyselín je zoskupených do piatich chemických tried na základe ich radikálovej skupiny..

  1. Nepolárne aminokyseliny, ako napríklad leucín, majú často radikál -CH2 alebo -CH3.
  2. Polárne nenabité aminokyseliny, ako je treonín, so zvyškom obsahujúcim kyslík alebo hydroxylovú skupinu (-OH).
  3. Nabité aminokyseliny, ako je kyselina glutámová, so zvyškom obsahujúcim kyseliny alebo zásady schopné ionizácie.
  4. Aromatické aminokyseliny, ako je fenylalanín, ktoré majú radikálnu skupinu obsahujúcu organický (uhlíkový) kruh so striedajúcimi sa jednoduchými a dvojitými väzbami. Sú tiež nepolárne.
  5. Aminokyseliny so špeciálnymi funkciami a vlastnosťami. Napríklad metionín, ktorý je často prvou aminokyselinou v proteínovom reťazci, prolín, ktorý spôsobuje prebytky v reťazcoch, cystín, ktorý viaže reťazce dohromady.

Každá aminokyselina ovplyvňuje tvar proteínu rôznymi spôsobmi v závislosti od chemickej povahy vedľajších skupín. Napríklad časti proteínového reťazca s početnými nepolárnymi aminokyselinami sa vo svojom reťazci skladajú hydrofóbnym vylúčením.

Bielkoviny a peptidové väzby

Okrem radikálovej skupiny má každá aminokyselina pozitívne nabitú aminoskupinu (NH3 +) na jednom konci a negatívne nabitá hydroxylová skupina (COO -) na druhom. Aminokyseliny a karboxylové skupiny v páre aminokyselín môžu podstúpiť dehydratačnú reakciu (izolácia molekuly vody) za vzniku kovalentnej väzby. Kovalentná väzba, ktorá drží dve aminokyseliny spolu, sa nazýva peptidová väzba. Aminokyseliny viazané týmto spôsobom sa nemôžu voľne otáčať okolo väzby N-C. Táto skutočnosť je hlavným faktorom pri tvorbe štruktúry proteínových molekúl..

Prítomnosť hlavných aj kyslých skupín určuje amfotericitu (prejav kyslých aj zásaditých vlastností) a vysokú reaktivitu aminokyselín..

Keď sa spoja dve aminokyseliny, vytvorí sa dipeptid. Na jednom konci dipeptidovej molekuly je voľná aminoskupina a na druhom je voľná karboxylová skupina. Vďaka tomu môže dipeptid naviazať na seba ďalšie aminokyseliny a vytvárať oligopeptidy. Ak sa týmto spôsobom kombinuje viac ako 10 aminokyselinových zvyškov, vytvorí sa polypeptid.

Priekopnícke práce Fredericka Sangera na začiatku 50. rokov 20. storočia dokázali, že každý typ proteínu má špecifickú aminokyselinovú sekvenciu. Na odstránenie aminokyselín použil chemické metódy, po ktorých ich určil. Sangerovi sa podarilo dekódovať aminokyselinovú sekvenciu inzulínu. Preukázal, že všetky molekuly inzulínu majú rovnaké zloženie aminokyselín..

Úrovne štruktúrnej organizácie proteínov

Jeho funkciu určuje tvar proteínu. Jedným zo spôsobov, ako sa naučiť niečo také malé ako proteín, je pozerať sa naň pomocou krátkovlnného žiarenia, ktoré predstavuje röntgenové lúče. Rôntgenové lúče prechádzajú proteínom, aby rozptyľovali jeho štruktúru. Tento obrázok je starostlivo analyzovaný a umožňuje výskumníkovi zostaviť trojrozmerný obraz molekuly s pozíciou každého z jej atómov. Prvý proteín analyzovaný týmto spôsobom bol myoglobín; čoskoro bol hemoglobínový proteín asociovaný s ním podrobený rovnakej analýze.

Keď bolo študované dostatočné množstvo proteínov, bol zrejmý všeobecný princíp ich štruktúry: v každom študovanom proteíne sú všetky vnútorné aminokyseliny, ako napríklad leucín, valín a fenylalanín, nepolárne. Tendencia vody vylučovať nepolárne molekuly doslova tlačí také časti aminokyselinového reťazca do proteínu. Nepolárne aminokyseliny sú nútené navzájom sa navzájom tesne kontaktovať a vo vnútri molekuly zostáva malý voľný priestor. Polárne a nabité aminokyseliny sa koncentrujú na povrchu proteínu, s výnimkou niekoľkých, ktoré hrajú kľúčové funkčné úlohy.

Štruktúra proteínov je obvykle opísaná ako hierarchia štyroch úrovní: primárna, sekundárna, terciárna a kvartérna. Pozrime sa na toto hľadisko a potom ho integrujeme s modernejším prístupom vyplývajúcim z rozširovania vedomostí o proteínovej štruktúre.

Úrovne organizácie proteínových molekúl

Primárna štruktúra proteínov

Primárna štruktúra proteínu je jeho aminokyselinová sekvencia, t. J. Je to reťazec mnohých aminokyselinových zvyškov spojených peptidovými väzbami. Toto je najdôležitejšia štruktúra, pretože určuje formu, vlastnosti a funkcie proteínu. Iné formy molekuly sa tvoria na základe primárnej štruktúry..

Skupiny zvyškov, ktoré rozlišujú aminokyseliny, nehrajú úlohu v peptidovom reťazci proteínov a proteín môže obsahovať akúkoľvek aminokyselinovú sekvenciu. Pretože sa ktorákoľvek z 20 aminokyselín môže objaviť kdekoľvek, proteín obsahujúci 100 monomérov môže tvoriť ktorúkoľvek z 20 100 rôznych aminokyselinových sekvencií. Táto dôležitá vlastnosť proteínov umožňuje, aby boli rôzne, ale každý z nich funguje iba s určitou aminokyselinovou sekvenciou..

Sekundárna proteínová štruktúra

Bočné a peptidové skupiny polypeptidových reťazcov môžu tvoriť vodíkové väzby. Sekundárna štruktúra proteínu sa vyskytuje ako výsledok väzby atómov vodíka NH skupín a kyslíka CO skupín. Polypeptidový reťazec je skrutkovite skrútený. Vodíkové väzby sú slabé, ale kvôli ich veľkému počtu zaisťujú stabilitu tejto štruktúry. Napríklad molekuly keratínu, myozínu a kolagénu majú špirálovú konfiguráciu.

Vodíkové väzby peptidov sa môžu tvoriť s vodou. Ak existuje príliš veľa väzieb s vodou, proteíny nebudú schopné získať globulárnu štruktúru. Linus Pauling navrhol, že peptidové skupiny môžu vzájomne interagovať, ak je peptid zložený do špirály, ktorú nazval a-špirála. Tento typ pravidelnej interakcie v peptide tvorí jeho sekundárnu štruktúru..

Sekundárna štruktúra inzulínu

Ďalšia forma sekundárnej štruktúry je vytvorená medzi peptidovými zónami usporiadanými v jednom rade, čo vedie k tomu, že plochá molekula je zložená do záhybov nazývaných p-list. Časti proteínu môžu byť buď rovnobežné alebo antiparalelné - v závislosti od toho, či susediace časti peptidu sú orientované v jednom alebo v opačnom smere..

Tieto dva typy sekundárnej štruktúry vytvárajú proteínové zóny - valcovité (a-helixy) a ploché (β-listy). Konečná proteínová štruktúra môže obsahovať oblasti každého typu sekundárnej štruktúry. Napríklad proteíny viažuce DNA majú obvykle oblasti a-helixu, ktoré môžu ležať naprieč DNA a priamo interagovať s bázami DNA. Proteíny z porínu, ktoré tvoria membrány, sa skladajú z β-listov. V hemoglobíne majú štruktúry a a p (globíny) v molekule svoje vlastné zóny.

Sekundárna štruktúra proteínov

Terciárna štruktúra proteínov

Konečná štruktúra chemicky viazaných proteínov sa nazýva terciárna. Terciárna štruktúra sa vytvára v dôsledku tvorby vodíka, iónových a iných väzieb vznikajúcich vo vodnom prostredí medzi rôznymi skupinami atómov proteínovej molekuly sekundárnej štruktúry..

V niektorých proteínoch hrajú S-S väzby (disulfid) medzi cysteínovými zvyškami (aminokyseliny obsahujúce síru) dôležitú úlohu pri tvorbe terciárnej štruktúry. V tomto prípade sa polypeptidová špirála hodí do druhu gule (globule) takým spôsobom, že hydrofóbne aminokyselinové zvyšky sú ponorené do globule a hydrofilné sú umiestnené na povrchu a interagujú s molekulami vody. Terciárna štruktúra určuje špecifickosť proteínových molekúl, ich biologickú aktivitu. Mnoho proteínov má napríklad myoglobín (proteín, ktorý sa podieľa na vytváraní kyslíka vo svaloch) a trypsín (enzým, ktorý štiepi potravinové proteíny v črevách)..

Terciárna štruktúra je stabilizovaná množstvom síl vrátane:

  • vodíkové väzby medzi zvyškami rôznych aminokyselín;
  • elektrostatická príťažlivosť radikálov s opačným nábojom;
  • hydrofóbne vylúčenie nepolárnych radikálov;
  • kovalentné disulfidové väzby.

V štádiu terciárnej štruktúry môžu byť proteíny vo forme molekúl rozdelené do dvoch skupín:

  • guľovité - majú zaoblený tvar. Globulíny a krvný albumín, fibrinogén, hemoglobín majú túto formu;
  • fibrilárny - charakterizovaný predĺženou filiformnou formou molekúl. Sú to keratín, kolagén, myozín, elastín atď..

Štruktúra kvartérnych proteínov

Keď sa dva alebo viac polypeptidov viažu na funkčný proteín, jeho jednotlivé reťazce sa nazývajú podjednotky. Umiestnenie týchto podjednotiek je kvartérna štruktúra. Podjednotky v týchto proteínoch sú najčastejšie nepolárne, preto nie sú chemicky príbuzné a sú zodpovedné za určité činnosti. Pevnosť kvartérnej štruktúry je zabezpečená interakciou slabých medzimolekulových síl.

Kvartérna štruktúra je charakteristická pre hemoglobínový proteín. Pamätajte, že hemoglobín sa skladá z dvoch a-reťazcov a dvoch β-reťazcov a zahŕňa tiež neproteínovú zložku - heme.

Podjednotky sú umiestnené vo svojej konečnej kvartérnej štruktúre. Toto je konečná štruktúra niektorých, ale nie všetkých proteínov. V proteínoch, ktoré pozostávajú iba z jedného polypeptidového reťazca, napríklad z lyzozýmového enzýmu, je konečná štruktúra terciárna.

Motívy a domény sú štruktúrne prvky proteínov

Ručné stanovenie sekvencie aminokyselín v proteíne je náročná úloha. Táto situácia sa zmenila objavom schopnosti ukladať informácie o proteíne molekulou DNA. Pôvodne bol ľudský genóm dešifrovaný manuálne. Nástup technológií novej generácie viedol k výraznému zrýchleniu v sekvencovaní.

Dnes bolo dekódovaných viac ako 40 000 bakteriálnych genómov a takmer 8 000 eukaryotických genómov vrátane 80 génových sekvencií cicavcov. Pretože zloženie DNA priamo súvisí so sekvenciou aminokyselín v proteínoch, biológovia majú teraz obrovskú databázu proteínovej štruktúry.

Nové informácie nás prinútili premýšľať o logike genetického kódu a základných zákonoch proteínovej štruktúry. Vedci stále považujú hierarchický systém štyroch úrovní za dôležitý, ale do bioconológie biológov vstúpili aj nové pojmy: stylingový motív a proteínová doména.

Motív kladenia proteínových molekúl

Keď biológovia objavili terciárnu štruktúru proteínu (ešte časovo náročnejšia práca ako stanovenie sekvencie aminokyselín v reťazci), všimli si podobné prvky nachádzajúce sa v odlišných proteínoch. Takéto štruktúry sa nazývajú motívy a niekedy „supersekundové štruktúry“. Pojem „motív“ sa požičiava z umenia a týka sa tematicky sa opakujúceho prvku v hudbe alebo dizajne.

Jeden spoločný motív β-α-β tvorí takzvaný „Rossmanov sklad“ vo veľkom počte proteínov. Druhým spoločným motívom je p-valec, čo je p-list zložený v kruhu, aby sa vytvorila trubica. Tretí typ motívu - špirála-otočka-špirála, sa skladá z dvoch a-helixov oddelených ohybom. Proteíny ho používajú na naviazanie na molekulu DNA..

Vedci stále nerozumejú logike štruktúry motívov stylingu. Je pravdepodobné, že ak sú aminokyseliny písmenami v jazyku bielkovín, potom motívy opakujú slová alebo frázy. Štýlové motívy pomohli identifikovať neznáme proteínové funkcie a databáza proteínových motívov sa používa na hľadanie nových neznámych proteínov.

Dizajnérske motívy sú dosť konzervatívne a nachádzajú sa v proteínoch, ktoré nemajú ani funkčné, ani vývojové súvislosti. Určenie stylingových motívov je základom fyzickej alebo racionálnej klasifikácie proteínov.

Bielkovinové domény

Domény sú funkčné jednotky vo forme guličky vo väčšej proteínovej štruktúre. Môžu sa považovať za subštruktúry v terciárnej štruktúre proteínu. V jazyku bielkovín sú to „odseky“. Väčšina proteínov pozostáva z niekoľkých domén, ktoré vykonávajú rôzne časti funkcií proteínov..

V mnohých štruktúrach môžu byť tieto domény fyzicky oddelené. Takto sú napríklad usporiadané transkripčné faktory - proteíny, ktoré sa viažu na DNA a iniciujú konštrukciu RNA pomocou jej komplementárnej DNA. Zistilo sa, že ak sú oblasti viažuce DNA zamieňané s transkripčnými faktormi, špecifickosť faktora sa môže zmeniť bez zmeny jeho schopnosti stimulovať transkripciu. Experimenty s nahradením domény sa uskutočnili s mnohými transkripčnými faktormi a naznačujú, že aktivačné domény a domény viažuce DNA pôsobia oddelene.

Tieto formácie môžu tiež pomôcť pri tvorbe proteínov. Keď polypeptidový reťazec získa svoju štruktúru, domény nadobúdajú správny tvar. Túto akciu je možné preukázať experimentálne. Umelá produkcia fragmentu polypeptidu, ktorý tvorí doménu v intaktnom proteíne, ukazuje, že fragment sa ohýba a vytvára rovnakú štruktúru ako prototyp..

Proces skladania, proteíny chaperónu

Biochemici spočiatku mysleli, že novo vyrobené proteíny spontánne kolabujú a skúšajú rôzne konfigurácie, pretože hydrofóbne interakcie s vodou tlačia nepolárne aminokyseliny do proteínov, až kým sa nedosiahne ich konečná štruktúra. Ukázalo sa, že tento pohľad je príliš jednoduchý. Proteínové reťazce môžu byť zložené mnohými spôsobmi, takže pokus a omyl by vyžadovali príliš veľa času. Keď sa primárny reťazec zrúti, získajú sa konečné štruktúry a počas medzistupí sú odkryté nepolárne „lepivé“ vnútorné oblasti. Ak sa tieto medziprodukty umiestnia do skúmavky s médiom identickým s médiom vo vnútri bunky, priľnú k iným a nežiaduce partnerské proteíny tvoria adhezívnu hmotu..

Ako bunky zabránia zlepovaniu proteínov? Odpoveď na otázku sa objavila počas štúdia neobvyklých mutácií, ktoré chránia bakteriálne bunky pred množením vírusov v nich. Proteíny vírusov produkovaných vo vnútri bunky sa nemôžu tvoriť tak, ako by mali. Ďalší výskum pomohol zistiť, že bunky obsahujú chaperónové proteíny, ktoré pomáhajú iným proteínom správne sa zložiť..

Molekulárni biológovia teraz identifikovali množstvo proteínov, ktoré pôsobia ako chaperóny. Toto je veľká trieda polymérov, ktoré môžu byť podtriedené. Zástupcovia chaperónov boli nájdení v každom študovanom organizme. Niektoré z nich, nazývané proteíny tepelného šoku, sa vyrábajú ako reakcia na horúčku. Vysoké teploty sú faktorom denaturácie proteínov, šokové proteíny-shoperóny pomáhajú proteínom správne sa zložiť av tejto situácii.

Jedna z dobre študovaných tried týchto proteínov, nazývaná chaperoníny, bola študovaná v E. coli (Escherichia coli). U mutantov, keď boli chaperoníny inaktivované, sa 30% bakteriálneho proteínu správne nezložilo. Chaperoníny sa zhromažďujú v komplexe pripomínajúcom valcový kontajner. Do tohto kontajnera môžu vstúpiť proteíny a tam sa znova môžu zložiť aj nesprávne zložené molekuly.

Vedci majú tendenciu myslieť na proteíny ako na pevné štruktúry, ale to neplatí pre chaperoníny. Ich flexibilita je ohromujúca. Zrejme ich potrebujú na vykonávanie svojich funkcií. Bunky používajú tieto proteíny na zloženie niektorých proteínových molekúl a obnovenie ich nepravidelnej štruktúry..

Denaturácia inaktivuje proteíny

Ďalším dôležitým znakom proteínov je to, že vykazujú svoju aktivitu iba v úzkom teplotnom rozmedzí a v určitom rozmedzí stredne kyslosti..

Ak sa podmienky okolo proteínu zmenia, môže čiastočne stratiť svoju štruktúru alebo sa úplne rozvinúť. Tento proces sa nazýva denaturácia. Bielkoviny môžu byť denaturované, keď sa zmení pH, teplota alebo iónová koncentrácia okolitého roztoku. Denaturácia nastáva v dôsledku rozpadu vodíka, iónových, disulfidových a iných väzieb, ktoré stabilizujú priestorovú štruktúru proteínových molekúl. Zároveň sa môže stratiť ich kvartérna, terciárna a dokonca aj sekundárna štruktúra..

Denaturované proteíny sú všeobecne biologicky neaktívne. To je zvlášť dôležité pre enzýmy: keďže takmer každá chemická reakcia sa uskutočňuje s ich pomocou, je dôležité, aby fungovali normálne..

Pred príchodom mrazničiek a chladničiek bolo jediným spôsobom, ako zabrániť množeniu mikroorganizmov v nich, ich skladovanie vo vnútri roztoku obsahujúceho vysokú koncentráciu soli alebo octu, ktorý denaturoval enzýmy mikroorganizmov a bránil ich rastu..

Väčšina enzýmov funguje vo veľmi úzkom rozmedzí podmienok prostredia. Pre každý enzým je tento rozsah špecifický. Krvné enzýmy, ktoré pracujú pri pH asi 7,4, sa v kyslom prostredí žalúdka rýchlo denaturujú. A naopak, proteolytické enzýmy žalúdka, ktoré pracujú pri pH = 2 alebo nižšom, sú rozložené v základnom krvnom prostredí. Podobne organizmy žijúce v blízkosti oceánskych hydrotermálnych prameňov majú enzýmy, ktoré dobre fungujú iba pri extrémnych teplotách (do 100 ° C). Tieto organizmy nemôžu prežiť v chladnejších vodách, pretože ich enzýmy nefungujú správne pri relatívne nízkych teplotách..

Ak sa obnovia normálne hladiny okolitého roztoku, môže sa regenerovať malý proteín, ktorý nestratil svoju primárnu štruktúru. Tento proces sa nazýva renaturácia, vyskytuje sa v dôsledku interakcie nepolárnych aminokyselín a vody. Spočiatku bol tento proces zavedený pre ribonukleázový enzým, jeho renaturácia viedla k záveru, že primárna štruktúra určuje terciárnu štruktúru proteínu. Zložitejšie proteíny sa zriedka pridávajú kvôli svojej komplexnej konečnej štruktúre. Ich denaturácia je nezvratná..

Je dôležité rozlišovať medzi denaturáciou a disociáciou. Podjednotky proteínov s kvartérnou štruktúrou môžu byť disociované (separované) bez straty ich individuálnej terciárnej štruktúry. Napríklad hemoglobínová molekula sa môže disociovať na 4 molekuly (2 a-globíny a 2 p-globíny) bez denaturácie stočených globínových proteínov. Ľahko obnovia svoju kvartérnu štruktúru štyroch podjednotiek.

Budete mať záujem

Pre stabilnú prevádzku bunky je nevyhnutné, aby sa v nej neustále tvorilo veľké množstvo rôznych proteínov. Informácie o...