Білки - це складні органічні речовини, що складаються з амінокислот. Залежно від структури білка, амінокислот, що входять до його складу, відрізняються і функції.
Завдання білків важко переоцінити. Вони виступають і будівельним матеріалом, білкову структуру мають гормони і ферменти. Нерідко до складу білків входять молекули неорганічних речовин - цинк, фосфор, залізо та ін.
Білки складаються з амінокислот
Стандартно прийнято називати лише 20 амінокислот, які входять до складу білків, але їх на сьогоднішній день відомо і виявлено більше 200. Частина білків організм може синтезувати сам, оскільки може синтезувати амінокислоти, а частину може отримати тільки ззовні, такі амінокислоти називають незамінними. При цьому цікавий факт - рослини в цьому плані більш досконалі, оскільки здатні синтезувати всі необхідні амінокислоти. Амінокислоти в свою чергу є більш простими органічними сполуками, які містять одночасно і карбоксильну і амінну групу. І саме амінокислоти визначають склад білка, його структуру і функції.
Залежно від амінокислотного складу білки діляться на прості і складні, повноцінні і неповноцінні. Простими називають білки, у складі яких присутні тільки амінокислоти, а складними ті, в яких є неамінокислотний компонент. Повноцінні білки містять в собі весь набір амінокислот, а в складі неповноцінних частина амінокислот відсутня.
Просторова структура білка
Молекула білка досить складна, вона є найбільш великою з усіх існуючих молекул. І в розгорнутому вигляді вона не може існувати, тому білковий ланцюжок піддається укладанню і набуває певну структуру. Всього розділяють 4 рівні організації білкової молекули.
- Первинна. Амінокислотні залишки послідовно розташовані в ланцюгу. Зв 'язок між ними пептидний. По суті це розгорнута стрічка. Саме від первинної структури залежать властивості білка, а значить, і його функції. Так, всього 10 амінокислот дозволяють отримати 10 в 20 ступені варіантів, а маючи 20 амінокислот кількість варіантів багаторазово збільшується. І нерідко пошкодження в молекулі білка, зміни всього однієї амінокислоти або її місцезнаходження веде до втрати функції. Так, білок гемоглобін втрачає здатність транспортувати кисень, якщо замінити в B-суб 'єдиниці шостої глутамінової кислоти на валін. Така зміна загрожує розвитком серповидноклітинної анемії.
- Вторинна структура. Для більшої компактності білкова стрічка починає скручуватися в спіраль і нагадує розтягнуту пружину. Щоб закріпити структуру використовується водневий зв 'язок між витками молекули. Вони слабші пептидного зв 'язку, але за рахунок багаторазових повторень водневі зв' язки надійно пов 'язують витки білкової молекули, надають їй жорсткість і стійкість. Частина білків має тільки вторинну структуру. До них належать кератин, колаген і фіброїн.
- Третинна структура. Її мають більш складні молекули, на цьому рівні відбувається укладання в глобули, простіше кажучи в клубок. Стабілізація відбувається за рахунок відразу декількох видів хімічних зв 'язків: водневих, дисульфідних, іонних. На цьому рівні існують гормони, ферменти, антитіла.
- Четвертична структура. Найскладніша і характерна для складних білків. Така білкова молекула утворюється відразу з декількох глобул. Крім стандартних хімічних зв 'язків використовується і електростатична взаємодія.
Властивості та функції білків
Амінокислотний склад і структура молекули визначають його властивості, і, як наслідок виконувані завдання. А їх більш ніж достатньо.
- Будівельна функція. З білків складаються клітинні та позаклітинні структури: волосся, сухожилля, клітинні мембрани. І саме тому брак білкової їжі веде до уповільнення росту і втрати м 'язової маси. Організм будує сам себе з білків.
- Транспортна. Білкові молекули доставляють молекули інших речовин, гормони тощо. Найбільш яскравий приклад - молекула гемоглобіну. Вона за рахунок хімічних зв 'язків утримує молекулу кисню і може віддавати її іншим клітинам, забираючи при цьому молекули вуглекислоти. Тобто по суті транспортує їх.
- Регуляторна функція лежить на білках-гормонах. Так, інсулін регулює рівень глюкози в крові і бере активну участь у вуглеводному обміні. Пошкодження молекули інсуліну ведуть до цукрового діабету - організм не може засвоїти глюкозу або здійснює це неповноцінно.
- Захисна функція білків. Це антитіла. Вони здатні розпізнавати, зв 'язувати і знешкоджувати чужорідні клітини. При аутоімунних захворюваннях, наприклад, захисні білки не відрізняють чужі клітини від своїх і атакують здорові клітини організму. А зниження імунітету обумовлено слабкою реакцією захисних білків на чужорідних агентів. Саме з цієї причини порушення харчування часто ведуть і до погіршення стану здоров 'я.
- Рухова функція. Скорочення мускулатури теж обумовлено наявністю білків. Так, ми рухаємося тільки завдяки актину і міозину.
- Сигнальна функція. Мембрана кожної клітини має молекули білків, які можуть змінювати свою структуру залежно від умов зовнішнього середовища. Саме так клітина отримує певний сигнал на певну дію.
- Запасна функція. Деякі речовини в організмі можуть бути тимчасово не потрібні, але це не привід їх виводити в зовнішнє середовище. Є білки, які зберігають їх. Залізо, наприклад, не виводиться з організму, а утворює комплекс з білком-ферритином.
- Енергетична. Білки вкрай рідко використовуються в якості енергії, для цього є жири і вуглеводи, але якщо вони відсутні, білок спочатку розпадається на амінокислоти, а в подальшому на воду, вуглекислий газ і аміак. Якщо просто - організм споживає сам себе.
- Каталітична функція. Це ферменти. Вони можуть змінювати швидкість хімічної реакції, найчастіше в бік її прискорення. Без них ми б не могли перетравлювати їжу, наприклад. Процес би йшов недозволено довго. І при захворюваннях ЖКТ нерідко виникає ферментативна недостатність - їх призначають у формі таблеток.
Це основні функції білків в організмі ссавців. І, якщо одна з них порушена, можуть виникнути різні захворювання. Найчастіше це носить незворотний характер, так як навіть при тривалому голодуванні, вимушеному або добровільному, відновити всі функції буває неможливо.
Більшість найбільш важливих білків вивчено і може бути відтворено в лабораторних умовах. Це дозволяє успішно лікувати і компенсувати багато захворювань. При гормональній недостатності призначається замісна терапія - це найчастіше гормони щитоподібної залози, гормони підшлункової залози і статеві гормони. При зниженні імунітету призначаються лікарські речовини, що містять в собі захисні білки.
Сьогодні існують амінокислотні комплекси і для здорових людей - спортсменів, вагітних та інших категорій. Вони заповнюють запаси амінокислот, що особливо важливо, коли мова йде про незамінні амінокислоти і дозволяють організму не відчувати білкового голоду в моменти пікових навантажень. Так, серйозні заняття спортом в період активного зростання можуть призвести до порушення роботи серця з дуже простої причини - брак білків для побудови сполучної тканини, з якої складаються не тільки суглоби, але і клапани серця. Білок зі звичайного раціону йде на побудову м 'язів, сполучна тканина починає страждати. Це лише один з прикладів важливості правильного харчування і наслідків його відсутності для організму.