Glavne, i na neki način, jedinstvene biološke funkcije proteina, neobične ili samo djelimično svojstvene drugim klasama biopolimera, uključuju sljedeće funkcije.
Strukturna (potporna) funkcija
Kolagenska vlakna obavljaju potpornu funkciju. (elektronska mikroskopija)
Proteini koji obavljaju strukturnu funkciju prevladavaju među ostalim proteinima u ljudskom tijelu. Fibrilarni proteini formiraju tvar vezivnog tkiva - kolagen, elastin (u vaskularnom zidu krvnih žila elastičnog tipa), keratin (u koži i njenim derivatima), proteoglikane.
Enzimska (katalitička) funkcija
Svi enzimi su proteini koji određuju brzinu hemijskih reakcija biološki sistemi. Ali u isto vrijeme, postoje eksperimentalni dokazi o postojanju ribozima, odnosno ribonukleinske kiseline sa katalitičkom aktivnošću, i abzima - i mono- i poliklonskih antitijela.
Receptor i hormonska funkcija
Transportna funkcija
Samo proteini vrše transport tvari u krvi, na primjer, lipoproteini (transport masti), hemoglobin (transport kisika), transferin (transport željeza). Proteini prenose kalcijum, magnezijum, gvožđe, bakar i druge jone u krvi.
Transport supstanci kroz membrane obavljaju proteini - Na +, K + -ATPaza (antismjerni transmembranski transport jona natrijuma i kalija), Ca 2+ -ATPaza (ispumpavanje jona kalcija iz ćelije), transporteri glukoze.
Rezervna (nutritivna) funkcija
Ovu funkciju obavljaju takozvani rezervni proteini. Primjer uskladištenog proteina je proizvodnja i akumulacija ovalbumina (ovalbumina) u jajetu. Životinje i ljudi nemaju takve specijalizovane depoe, ali se tokom dugotrajnog gladovanja koriste proteini iz mišića, limfnih organa, epitelnog tkiva i jetre. Glavni protein u mlijeku (kazein) također ima prvenstveno nutritivnu funkciju.
Kontraktilna funkcija
Postoji niz intracelularnih proteina dizajniranih da mijenjaju oblik ćelije i kretanje same ćelije ili njenih organela. Glavnu ulogu u procesima kretanja imaju aktin i miozin - specifični proteini mišićno tkivo, i citoskeletni protein tubulin, koji osigurava najfinije procese života ćelije - divergenciju hromozoma tokom mitoze.
Zaštitna funkcija
Funkcije proteina u krvi
U regulaciji sadržaja proteina u plazmi na određenom nivou veliki značaj ima jetru koja u potpunosti sintetiše fibrinogen i albumin krvi, većinu α- i β-globulina, ćelije retikuloendotelnog sistema koštane srži i limfne čvorove.
Kao i druge biološke makromolekule (polisaharidi, lipidi i nukleinske kiseline), proteini su neophodne komponente svih živih organizama i igraju odlučujuću ulogu u životu ćelije. Proteini provode metaboličke procese. Oni su dio intracelularnih struktura – organela i citoskeleta, izlučuju se u ekstracelularni prostor, gdje mogu djelovati kao signal koji se prenosi između stanica, sudjelovati u hidrolizi hrane i stvaranju međustanične tvari.
Klasifikacija proteina prema njihovim funkcijama je prilično proizvoljna, jer isti protein može obavljati nekoliko funkcija. Dobro proučen primjer takve multifunkcionalnosti je lizil-tRNA sintetaza, enzim iz klase aminoacil-tRNA sintetaza, koji ne samo da veže lizinski ostatak za tRNA, već i regulira transkripciju nekoliko gena. Proteini obavljaju mnoge funkcije zbog svoje enzimske aktivnosti. Dakle, enzimi su motorni protein miozin, regulatorni proteini protein kinaze, transportni protein natrijum-kalijum adenozin trifosfataza, itd.
Molekularni model enzima bakterijske ureaze Helicobacter pylori
Katalitička funkcija
Najpoznatija funkcija proteina u tijelu je kataliza raznih kemijskih reakcija. Enzimi su proteini koji imaju specifična katalitička svojstva, odnosno svaki enzim katalizuje jednu ili više sličnih reakcija. Enzimi kataliziraju reakcije koje razgrađuju složene molekule (katabolizam) i sintetiziraju ih (anabolizam), uključujući replikaciju i popravku DNK i sintezu šablonske RNK. Do 2013. godine opisano je više od 5.000 hiljada enzima. Ubrzanje reakcije kao rezultat enzimske katalize može biti ogromno: na primjer, reakcija katalizirana enzimom orotidin 5"-fosfat dekarboksilaze odvija se 10 17 puta brže od nekatalizirane (poluživot dekarboksilacije orotinske kiseline je 78 miliona godina bez enzima i 18 milisekundi uz učešće enzima) Molekuli koji se vezuju za enzim i mijenjaju se kao rezultat reakcije nazivaju se supstrati.
Unatoč činjenici da se enzimi obično sastoje od stotina aminokiselinskih ostataka, samo mali dio njih stupa u interakciju sa supstratom, a još manji broj - u prosjeku 3-4 aminokiselinska ostatka, često udaljena u primarna struktura- direktno učestvuju u katalizi. Dio molekule enzima koji posreduje u vezivanju supstrata i katalizi naziva se aktivno mjesto.
Međunarodna unija za biohemiju i molekularnu biologiju je 1992. godine predložila konačnu hijerarhijsku nomenklaturu za enzime na osnovu vrste reakcija koje katalizuju. Prema ovoj nomenklaturi, nazivi enzima uvijek moraju imati završetak - aza a formiraju se od naziva kataliziranih reakcija i njihovih supstrata. Svakom enzimu je dodijeljen individualni kod, što olakšava određivanje njegove pozicije u hijerarhiji enzima. Na osnovu vrste reakcija koje kataliziraju, svi enzimi se dijele u 6 klasa:
- CF 1: Oksidoreduktaze koje katalizuju redoks reakcije;
- CF 2: Transferaze koje katalizuju transfer hemijskih grupa sa jednog supstratnog molekula na drugi;
- CF 3: Hidrolaze koje katalizuju hidrolizu hemijskih veza;
- EF 4: Liaze koje katalizuju razbijanje hemijskih veza bez hidrolize sa stvaranjem dvostruke veze u jednom od proizvoda;
- EC 5: Izomeraze koje kataliziraju strukturne ili geometrijske promjene u molekulu supstrata;
- EC 6: Ligaze koje katalizuju stvaranje hemijskih veza između supstrata zbog hidrolize difosfatne veze ATP-a ili sličnog trifosfata.
Strukturna funkcija
Više detalja: Strukturna funkcija proteina, Fibrilarni proteini
Strukturni proteini citoskeleta, kao svojevrsno pojačanje, daju oblik ćelijama i mnogim organelama i učestvuju u promeni oblika ćelija. Većina strukturnih proteina je filamentozna: na primjer, monomeri aktina i tubulina su globularni, topljivi proteini, ali nakon polimerizacije formiraju dugačke filamente koji čine citoskelet, što omogućava ćeliji da zadrži svoj oblik. Kolagen i elastin su glavne komponente međustanične tvari vezivnog tkiva (na primjer, hrskavice), a drugi strukturni protein, keratin, sastoji se od kose, noktiju, ptičjeg perja i nekih školjki.
Zaštitna funkcija
Više detalja: Zaštitna funkcija proteina
Postoji nekoliko vrsta zaštitnih funkcija proteina:
- Fizička zaštita. Fizičku zaštitu organizma pruža kolagen – protein koji čini osnovu međućelijske supstance vezivnog tkiva (uključujući kosti, hrskavicu, tetive i duboke slojeve kože (dermis)); keratin, koji čini osnovu rožnatih ljuska, kose, perja, rogova i drugih derivata epiderme. Obično se takvi proteini smatraju proteinima sa strukturnom funkcijom. Primjeri proteina u ovoj grupi su fibrinogeni i trombini, koji su uključeni u zgrušavanje krvi.
- Hemijska zaštita. Vezivanje toksina pomoću proteinskih molekula može osigurati njihovu detoksikaciju. Enzimi jetre igraju posebno odlučujuću ulogu u detoksikaciji kod ljudi, razgrađujući otrove ili ih pretvarajući u rastvorljiv oblik, što olakšava njihovu brzu eliminaciju iz organizma.
- Imunološka zaštita. Proteini koji čine krv i druge biološke tekućine uključeni su u zaštitnu reakciju tijela na oštećenja i napade patogena. Proteini sistema komplementa i antitela (imunoglobulini) pripadaju proteinima druge grupe; neutraliziraju bakterije, viruse ili strane proteine. Antitela koja su deo adaptivnog imunog sistema vezuju se za supstance, antigene, koje su strane datom organizmu, i na taj način ih neutrališu, usmeravajući ih na mesta uništenja. Antitijela se mogu izlučiti u ekstracelularni prostor ili ugraditi u membrane specijalizovanih B limfocita zvanih plazma ćelije.
Regulatorna funkcija
Više detalja: aktivator (proteini), Proteazom, Regulatorna funkcija proteina
Mnogi procesi unutar ćelija regulirani su proteinskim molekulima, koji ne služe ni kao izvor energije ni kao građevni materijal za ćeliju. Ovi proteini regulišu progresiju ćelije kroz ćelijski ciklus, transkripciju, translaciju, spajanje, aktivnost drugih proteina i mnoge druge procese. Proteini obavljaju svoju regulatornu funkciju ili kroz enzimsku aktivnost (na primjer, protein kinaza) ili kroz specifično vezivanje za druge molekule. Dakle, faktori transkripcije, proteini aktivatori i proteini represori, mogu regulisati intenzitet transkripcije gena vezivanjem za svoje regulatorne sekvence. Na nivou translacije, čitanje mnogih mRNA je takođe regulisano dodatkom proteinskih faktora.
Najvažniju ulogu u regulaciji intracelularnih procesa imaju protein kinaze i protein fosfataze - enzimi koji aktiviraju ili potiskuju aktivnost drugih proteina vezivanjem ili uklanjanjem fosfatnih grupa za njih.
Funkcija signala
Više detalja: Funkcija signalizacije proteina, Hormoni, Citokini
Signalna funkcija proteina je sposobnost proteina da služe kao signalne supstance, prenoseći signale između ćelija, tkiva, organa i organizama. Funkcija signalizacije se često kombinuje sa regulatornom funkcijom, budući da mnogi intracelularni regulatorni proteini takođe prenose signale.
Signalnu funkciju obavljaju proteini - hormoni, citokini, faktori rasta itd.
Hormoni se prenose krvlju. Većina životinjskih hormona su proteini ili peptidi. Vezanje hormona za njegov receptor je signal koji pokreće ćelijski odgovor. Hormoni reguliraju koncentraciju tvari u krvi i stanicama, rast, reprodukciju i druge procese. Primjer takvih proteina je inzulin, koji regulira koncentraciju glukoze u krvi.
Ćelije međusobno komuniciraju koristeći signalne proteine koji se prenose kroz međućelijsku supstancu. Takvi proteini uključuju, na primjer, citokine i faktore rasta.
Citokini su peptidni signalni molekuli. Oni reguliraju interakcije između stanica, određuju njihov opstanak, stimuliraju ili potiskuju rast, diferencijaciju, funkcionalnu aktivnost i apoptozu, osiguravaju koordinaciju djelovanja imunoloških, endokrinih i nervni sistem. Primjer citokina je faktor nekroze tumora, koji prenosi upalne signale između tjelesnih stanica.
Transportna funkcija
Više detalja: Transportna funkcija proteina
Topljivi proteini uključeni u transport malih molekula moraju imati visok afinitet za supstrat kada je prisutan u visokoj koncentraciji i lako se oslobađaju u područjima niske koncentracije supstrata. Primjer transportnih proteina je hemoglobin koji prenosi kisik iz pluća u druga tkiva i ugljični dioksid iz tkiva u pluća, a osim njemu homolognih proteina nalazi se u svim carstvima živih organizama.
Neki membranski proteini su uključeni u transport malih molekula kroz ćelijsku membranu, mijenjajući njenu permeabilnost. Lipidna komponenta membrane je vodootporna (hidrofobna), što sprječava difuziju polarnih ili nabijenih (jona) molekula. Membranski transportni proteini se obično dijele na proteine kanala i proteine nosače. Proteini kanala sadrže unutrašnje pore ispunjene vodom koje omogućavaju ionima (preko jonskih kanala) ili molekulima vode (preko proteina akvaporina) da se kreću kroz membranu. Mnogi jonski kanali su specijalizovani za transport samo jednog jona; Dakle, kalijum i natrijum kanali često razlikuju ove slične jone i dozvoljavaju samo jednom od njih da prođe. Proteini transporteri vezuju se, poput enzima, za svaki transportovani molekul ili ion i, za razliku od kanala, mogu obavljati aktivni transport koristeći energiju ATP-a. “Snaga ćelije” - ATP sintaza, koja sintetiše ATP zbog gradijenta protona, takođe se može klasifikovati kao membranski transportni protein.
Rezervna (backup) funkcija
Ovi proteini uključuju takozvane rezervne proteine, koji se skladište kao izvor energije i materije u biljnim sjemenkama (na primjer, 7S i 11S globulini) i životinjskim jajima. Brojni drugi proteini se koriste u tijelu kao izvor aminokiselina, koje su pak prekursori biološki aktivnih tvari koje reguliraju metaboličke procese.
Funkcija receptora
Više detalja: Ćelijski receptor
Proteinski receptori mogu biti locirani i u citoplazmi i ugrađeni u ćelijsku membranu. Jedan dio molekula receptora osjeća signal, često hemijski, au nekim slučajevima i lagani, mehanički stres (kao što je istezanje) ili druge podražaje. Kada signal djeluje na određeni dio molekula - receptorski protein - dolazi do njegovih konformacijskih promjena. Kao rezultat toga, mijenja se konformacija drugog dijela molekule, koji prenosi signal drugim ćelijskim komponentama. Postoji nekoliko mehanizama za prenos signala. Neki receptori katalizuju specifičnu hemijsku reakciju; drugi služe kao jonski kanali koji se otvaraju ili zatvaraju kada ih pokrene signal; drugi specifično vezuju intracelularne molekule glasnika. Kod membranskih receptora, dio molekula koji se vezuje za signalni molekul nalazi se na površini ćelije, a domen koji prenosi signal je unutra.
Funkcija motora (motora).
Cijela klasa motornih proteina osigurava pokrete tijela, na primjer, kontrakciju mišića, uključujući lokomociju (miozin), kretanje ćelija unutar tijela (na primjer, ameboidno kretanje leukocita), kretanje cilija i bičaka, a osim toga aktivno i usmjereno intracelularni transport (kinezin, dinein). Dineini i kinezini transportuju molekule duž mikrotubula koristeći ATP hidrolizu kao izvor energije. Dineini transportuju molekule i organele iz perifernih dijelova ćelije prema centrosomu, kinezini - u suprotnom smjeru. Dineini su također odgovorni za kretanje cilija i flagela kod eukariota. Citoplazmatske varijante miozina mogu biti uključene u transport molekula i organela duž mikrofilamenata.
Sličnu funkciju fizičke zaštite obavljaju strukturni proteini koji čine ćelijske zidove nekih protista (na primjer, zelena alga Chlamydomonas) i virusne kapside.
Fizičke zaštitne funkcije proteina uključuju sposobnost zgrušavanja krvi, koju osigurava protein fibrinogen sadržan u krvnoj plazmi. Fibrinogen je bezbojan; kada krv počne da se zgrušava, cijepa je enzim [[tro nakon cijepanja nastaje monomer - fibrin, koji se, pak, polimerizira i taloži u bijele niti). Fibrin, precipitirajući, čini krv ne tečnom, već želatinoznom. U procesu zgrušavanja krvi, osnovni protein – nakon što je formirao precipitat, iz fibrinskih niti i crvenih krvnih zrnaca, kada se fibrin kompresuje, formira jak crveni tromb.
Hemijska zaštitna funkcija
TO zaštitnih proteina Imuni sistem takođe uključuje interferone. Ove proteine proizvode ćelije inficirane virusima. Njihov učinak na susjedne stanice osigurava antivirusnu otpornost blokiranjem umnožavanja virusa ili sklapanja virusnih čestica u ciljnim stanicama. Interferoni imaju i druge mehanizme djelovanja, na primjer, utiču na aktivnost limfocita i drugih ćelija imunog sistema.
Aktivna zaštitna funkcija
Proteinski otrovi životinja
Vjeverice također mogu služiti za zaštitu od grabežljivaca ili napada na plijen. Takvi proteini i peptidi nalaze se u otrovima većine životinja (na primjer, zmija, škorpiona, cnidarija, itd.). Proteini sadržani u otrovima imaju različite mehanizme djelovanja. Dakle, otrov zmija zmija često sadrži enzim fosfolipazu, koji uzrokuje uništavanje staničnih membrana i, kao rezultat, hemolizu crvenih krvnih stanica i krvarenje. Otrovom guje dominiraju neurotoksini; na primjer, krait otrov sadrži proteine α-bungarotoksin (blokator nikotinskih acetilkolinskih receptora i β-bungarotoksina (uzrokuje stalno oslobađanje acetilholina iz nervnih završetaka i time iscrpljivanje njegovih rezervi); kombinovani učinak ovih otrova uzrokuje smrt od paralize mišića .
Bakterijski proteinski otrovi
Bakterijski proteinski otrovi - botulinum toksin, tetanospasmin toksin koji proizvode uzročnici tetanusa, toksin difterije uzročnika difterije, toksin kolere. Mnogi od njih su mješavina nekoliko proteina s različitim mehanizmima djelovanja. Neki bakterijski toksini proteinske prirode su vrlo jaki otrovi; komponente botulinum toksina su najotrovnije od poznatih prirodnih supstanci.
Toksini patogenih bakterija roda Clostridium anaerobne bakterije, očigledno, zahtijevaju da utječu na cijelo tijelo u cjelini, da ga dovedu do smrti - to omogućava bakterijama da se hrane i razmnožavaju "nekažnjeno", a nakon što su već uvelike povećale svoju populaciju, napuštaju tijelo u obliku spora.
Biološki značaj toksina mnogih drugih bakterija nije precizno poznat.
Proteinski biljni otrovi
U biljkama se kao otrovi obično koriste neproteinske supstance (alkaloidi, glikozidi itd.). Međutim, biljke sadrže i proteinske toksine. Dakle, sjemenke ricinusovog pasulja (biljke porodice spurge) sadrže proteinski toksin ricin. Ovaj toksin prodire u citoplazmu crijevnih stanica, a njegova enzimska podjedinica, djelujući na ribozome, nepovratno blokira translaciju.
Linkovi
Wikimedia fondacija. 2010.
Pogledajte šta je “Zaštitna funkcija proteina” u drugim rječnicima:
Ovaj izraz ima druga značenja, pogledajte Proteini (značenja). Proteini (proteini, polipeptidi) su visokomolekularne organske supstance koje se sastoje od alfa aminokiselina povezanih u lanac peptidnom vezom. U živim organizmima... ... Wikipedia
Kristali različitih proteina uzgojeni na svemirskoj stanici Mir i tokom NASA-inih šatlova. Visoko pročišćeni proteini na niskim temperaturama formiraju kristale koji se koriste za dobijanje modela proteina. Proteini (proteini, ... ... Wikipedia
I Koža (cutis) je složen organ koji je vanjski omotač tijela životinja i ljudi, koji obavlja različite fiziološke funkcije. ANATOMIJA I HISTOLOGIJA Kod ljudi površina krvnih zrnaca iznosi 1,5 2 m2 (u zavisnosti od visine, pola, ... ... Medicinska enciklopedija
Tečno tkivo koje cirkuliše u krvožilnom sistemu ljudi i životinja; osigurava vitalnu aktivnost stanica i tkiva i njihovo obavljanje različitih fizioloških funkcija. Jedna od glavnih funkcija K. je transport gasova (O2 iz organa......
JETRA- (Nerag), velika lobularna žlijezda životinjskog tijela, uključena u procese probave, metabolizma, cirkulacije krvi, održavajući postojanost unutrašnjeg. tjelesnu okolinu. Nalazi se u prednjem dijelu trbušne šupljine neposredno iza......
I Želudac je prošireni dio probavnog trakta u kojem se hemikalije i mehanička restauracija hrana. Struktura želuca životinja. Postoje žlijezdaste, ili probavne, žlijezde čiji zidovi sadrže ... ... Velika sovjetska enciklopedija
BLOOD- Mikroskopska slika goveda, kamila, konja, ovaca, svinja, pas. Mikroskopska slika krvnog goveda (I>>), deve (II), konja (III), ovaca (IV), svinje (V), psa (VI): 1 … … Veterinarski enciklopedijski rječnik
Normalna (sistematska) ljudska anatomija je dio ljudske anatomije koji proučava strukturu “normalnog”, odnosno zdravog ljudskog tijela po sistemima organa, organima i tkivima. Organski dio tijela određeni oblik i dizajni,... ... Wikipedia
Ja (sanguis) tečno tkivo koje vrši transport u tijelu hemijske supstance(uključujući kiseonik), zbog čega dolazi do integracije biohemijskih procesa koji se odvijaju u različitim ćelijama i međućelijskim prostorima u jedinstven sistem... Medicinska enciklopedija
Proteini su osnova svih živih organizama. Upravo te tvari djeluju kao komponente ćelijskih membrana, organela, hrskavice, tetiva i rožnatog tkiva, ali je zaštitna funkcija proteina jedna od najvažnijih.
Proteini: strukturne karakteristike
Uz lipide, ugljikohidrate i nukleinske kiseline, proteini su organske tvari koje čine osnovu živih bića. Svi su prirodni biopolimeri. Ove supstance se sastoje od strukturnih jedinica koje se ponavljaju. Zovu se monomeri. Za proteine, takve strukturne jedinice su aminokiseline. Povezujući se u lance, formiraju veliku makromolekulu.
Nivoi prostorne organizacije proteina
Lanac od dvadeset aminokiselina može formirati različite strukture. Ovo su nivoi prostorna organizacija ili je konformacija predstavljena lancem aminokiselina. Kada se uvije u spiralu, pojavljuje se sekundarni. Tercijarna struktura nastaje kada se prethodna konformacija uvije u zavojnicu ili globulu. Ali sljedeća struktura je najsloženija - kvartarna. Sastoji se od nekoliko globula.
Osobine proteina
Ako se kvartarna struktura uništi do primarne, odnosno do lanca aminokiselina, tada dolazi do procesa koji se naziva denaturacija. To je reverzibilno. Lanac aminokiselina je u stanju da ponovo formira složenije strukture. Ali kada dođe do uništenja, tj. uništenje primarnog ne može se obnoviti. Ovaj proces je nepovratan. Uništavanje je izvršio svako od nas kada smo termički obrađivali proizvode koji se sastoje od proteina - kokošja jaja, riba, meso.
Funkcije proteina: tabela
Molekuli proteina su veoma raznoliki. To određuje širok raspon njihovih sposobnosti, koje su određene funkcijama proteina (tabela sadrži potrebne informacije) su neophodan uslov za postojanje živih organizama.
| Funkcija proteina | Smisao i suština procesa | Naziv proteina koji obavljaju funkciju |
Izgradnja (strukturno) | Proteini su građevinski materijal za sve strukture tijela: od ćelijskih membrana do mišića i ligamenata. | Kolagen, fibroin |
| Energija | Kada se proteini razgrađuju, oslobađa se energija neophodna za vitalne procese organizma (1 g proteina - 17,2 kJ energije). | Prolamin |
| Signal | Proteinska jedinjenja ćelijskih membrana su sposobna da prepoznaju specifične supstance iz okoline. | Glikoproteini |
| Kontraktivno | Pružanje fizičke aktivnosti. | Aktin, miozin |
| Rezerva | Stock hranljive materije. | Endosperm sjemena |
| Transport | Osiguravanje izmjene plina. | Hemoglobin |
| Regulatorno | Regulacija hemijskih i fizioloških procesa u organizmu. | Hormonski proteini |
| Katalitički | Ubrzanje hemijskih reakcija. | enzimi (enzimi) |
Zaštitna funkcija proteina u tijelu
Kao što vidite, funkcije proteina su veoma raznolike i važne po svom značaju. Ali još jednu od njih nismo spomenuli. Zaštitna funkcija proteina u tijelu je sprječavanje prodiranja stranih tvari koje mogu uzrokovati značajnu štetu organizmu. Ako se to dogodi, specijalizovani proteini su u stanju da ih neutrališu. Ovi zaštitnici se nazivaju antitijela ili imunoglobulini.
Proces formiranja imuniteta
Sa svakim dahom, patogene bakterije i virusi ulaze u naše tijelo. Oni ulaze u krvotok, gdje se počinju aktivno razmnožavati. Međutim, na putu im stoji značajna prepreka. To su proteini krvne plazme - imunoglobulini ili antitijela. Specijalizirani su i karakteriziraju ih sposobnost prepoznavanja i neutralizacije tvari i struktura stranih tijelu. Zovu se antigeni. Tako se očituje zaštitna funkcija proteina. Njegovi primjeri mogu se nastaviti s informacijama o interferonu. Ovaj protein je također specijaliziran i prepoznaje viruse. Ova supstanca je čak i osnova mnogih imunostimulirajućih lijekova.
Zahvaljujući prisustvu zaštitnih proteina, tijelo je u stanju da se odupre patogenim česticama, tj. razvija imunitet. Može biti urođena ili stečena. Svi organizmi su obdareni prvim od trenutka rođenja, zahvaljujući čemu je život moguć. A stečeni se pojavljuje nakon što ste preboljeli razne zarazne bolesti.
Mehanička zaštita
Proteini imaju zaštitnu funkciju, direktno štiteći ćelije i cijelo tijelo od mehaničkih utjecaja. Na primjer, rakovi igraju ulogu školjke, pouzdano štiteći sav sadržaj. Kosti, mišići i hrskavica čine osnovu tijela, te ne samo da sprječavaju oštećenje mekih tkiva i organa, već i osiguravaju njegovo kretanje u prostoru.
Krvava odjeća
Proces zgrušavanja krvi je također zaštitna funkcija proteina. To je moguće zbog prisutnosti specijaliziranih stanica - trombocita. Kada su krvni sudovi oštećeni, oni su uništeni. Kao rezultat plazme, fibrinogen se pretvara u svoj netopivi oblik - fibrin. Ovo je složen enzimski proces, zbog čega se fibrinske niti vrlo često isprepliću i formiraju gustu mrežu koja sprječava izlijevanje krvi. Drugim riječima, stvara se krvni ugrušak ili tromb. Ovo je odbrambena reakcija tijelo. Tokom normalnog života ovaj proces traje najviše deset minuta. Ali kod hemofilije, koja uglavnom pogađa muškarce, osoba može umrijeti čak i uz manju ozljedu.
Međutim, ako se krvni ugrušci formiraju unutar krvnog suda, to može biti vrlo opasno. U nekim slučajevima to čak dovodi do narušavanja njegovog integriteta i unutrašnjeg krvarenja. U tom slučaju se preporučuju lijekovi koji razrjeđuju krv.
Hemijska zaštita
Zaštitna funkcija proteina se očituje i u hemijski rat sa patogenim supstancama. A počinje u usnoj šupljini. Kada hrana uđe u njega, izaziva refleksno oslobađanje pljuvačke. Osnova ove supstance je voda, enzimi koji razgrađuju polisaharide i lizozim. To je potonja supstanca koja neutralizira štetne molekule, štiteći tijelo od njihovog daljnjeg djelovanja. Sadrži se u sluzokoži gastrointestinalnog trakta i u suznoj tečnosti koja ispire rožnicu oka. Lizozim se nalazi u velikim količinama u majčino mleko, nazofaringealne sluzi i bjelanaca od pilećeg jajeta.
Dakle, zaštitna funkcija proteina očituje se prvenstveno u neutralizaciji bakterijskih i virusnih čestica u krvi tijela. Kao rezultat, razvija sposobnost otpornosti na patogene uzročnike. To se zove imunitet. Proteini koji čine spoljašnji i unutrašnji skelet štite unutrašnji sadržaj od mehaničko oštećenje. A proteinske supstance koje se nalaze u pljuvački i drugim sredinama sprečavaju delovanje hemijskih agenasa na organizam. Drugim riječima, zaštitna funkcija proteina je obezbjeđivanje neophodni uslovi za sve životne procese.
Funkcionisanje ljudskog tijela postalo je jasno u početkom XIX veka. Naučnici su ove supstance označili grčkim terminom "proteini", od reči protos - "glavni, prvi".
Glavna karakteristika ovih hemijska jedinjenja je da su oni osnova koju tijelo koristi za stvaranje novih stanica. Njihove druge funkcije su osiguravanje regulatornih i metaboličkih procesa; u obavljanju transportnih funkcija (na primjer, protein hemoglobin, koji distribuira kisik kroz tijelo kroz krvotok); u formiranju mišićnih vlakana; u upravljanju mnogim vitalnim funkcijama tijela (upečatljiv primjer je protein inzulin); u regulaciji procesa probave i energetskog metabolizma; u zaštiti tela.
Hemijska struktura ovih supstanci određena je brojem aminokiselina koje čine proteinske molekule. Molekuli su prilično velike veličine. Ove supstance su visokomolekularne organske supstance i predstavljaju lanac aminokiselina povezanih peptidnom vezom. Sastav aminokiselina proteina određen je genetskim kodom. Mnoge varijacije u kombinaciji aminokiselina pružaju raznovrsna svojstva proteinskih molekula. U pravilu se međusobno povezuju i formiraju složene komplekse.
Klasifikacija proteina nije završena, jer naučnici nisu proučavali sve proteine. Uloga mnogih od njih i dalje ostaje misterija za ljude. Do sada su proteini podijeljeni prema njihovoj biološkoj ulozi i koje su aminokiseline uključene u njihov sastav. Za našu ishranu nije vrijedan sam protein, već aminokiseline koje su u njemu sastavljene. Aminokiseline su vrsta organske kiseline. Ima ih više od 100. Bez njih se ne mogu odvijati metabolički procesi.
Tijelo ne može u potpunosti apsorbirati proteine unesene hranom. Većinu ih uništavaju kiseli probavni sokovi. Proteini se razlažu na aminokiseline. Tijelo nakon razgradnje “uzima” potrebne aminokiseline i od njih konstruira potrebne proteine. U tom slučaju može doći do transformacije nekih aminokiselina u druge. Osim transformacije, mogu se i samostalno sintetizirati u tijelu.
Međutim, naše tijelo ne može proizvesti sve aminokiseline. One koje se ne sintetiziraju nazivaju se esencijalnim, jer ih tijelo treba, a može ih dobiti samo izvana. Esencijalne aminokiseline ne mogu se zamijeniti drugim. To uključuje metionin, lizin, izoleucin, leucin, fenilalanin, treonin, valin. Osim toga, postoje i druge aminokiseline koje se formiraju isključivo od esencijalnog fenilalanina i metionina. Dakle, kvaliteta ishrane nije određena količinom ulaznih proteina, već njihovim kvalitativnim sastavom. Na primjer, u krompiru, bijeli kupus, cvekla, kupus, mahunarke i hleb sadrže velike količine triptofana, lizina i metionina.
Tok metabolizma proteina u našem organizmu zavisi od dovoljne količine potrebnih proteina. Razgradnja i transformacija nekih supstanci u druge dolazi do oslobađanja potrebni organizmu energije.
Kao rezultat vitalne aktivnosti tijela, neki proteini se stalno gube. Otprilike 30 g dnevno se gubi iz proteinskih supstanci koje dolaze izvana. Stoga, uzimajući u obzir gubitak, ishrana mora sadržavati dovoljnu količinu ovih supstanci kako bi se osiguralo funkcioniranje tijela.
Potrošnja proteinskih supstanci u organizmu zavisi od različitih faktora: obavljanja teškog fizičkog rada ili mirovanja; emocionalno stanje. Dnevni unos proteina je najmanje 50 grama za odrasle (to je otprilike 0,8 grama po kilogramu tjelesne težine). Djeci je, zbog intenzivnog rasta i razvoja, potrebno više proteina - do 1,9 grama po kilogramu tjelesne težine.
Međutim, čak i velika količina proteina unesenih u hranu ne garantuje uravnoteženu količinu aminokiselina u njima. Stoga prehranu treba varirati kako bi tijelo iz nje izvuklo maksimalnu korist u obliku različitih aminokiselina. Ne govorimo o tome da ako u hrani koju danas jedete nema triptofana, onda ćete se sutra razboljeti. Ne, tijelo "zna kako" pohraniti korisne aminokiseline u malim količinama i koristiti ih kada je to potrebno. Međutim, kumulativni kapacitet organizma nije prevelik, pa se rezerve nutrijenata moraju redovno obnavljati.
Ako zbog ličnih uvjerenja (vegetarijanstvo) ili zdravstvenih razloga (problemi sa gastrointestinalnim traktom i dijetalnom ishranom) imate ograničenje u ishrani, onda se trebate posavjetovati s nutricionistom kako biste prilagodili ishranu i uspostavili ravnotežu proteina u tijelu.
Tokom intenzivnih sportskih aktivnosti, organizmu je potrebna velika količina proteina. Proizveden posebno za takve ljude sportsku ishranu. Međutim, unos proteina mora odgovarati fizičkoj aktivnosti koju obavljate. Višak ovih supstanci, suprotno uvriježenom mišljenju, neće dovesti do naglog povećanja mišićne mase.
Raznolikost funkcija proteina pokriva gotovo sve biohemijske procese koji se odvijaju u tijelu. Oni se mogu nazvati biohemijskim katalizatorima.
Proteini formiraju citoskelet, koji održava oblik ćelija. Bez proteina uspješno funkcioniranje imunološkog sistema je nemoguće.
Odlični izvori proteina su meso, mlijeko, riba, žitarice, mahunarke i orašasti plodovi. Voće, bobičasto voće i povrće su manje bogati proteinima.
Prvi protein koji je proučavan kako bi se odredio njegov aminokiselinski slijed bio je inzulin. Za ovo dostignuće dobio je F. Sanger nobelova nagrada 60-ih godina prošlog veka. U isto vrijeme, naučnici D. Kendrew i M. Perutz uspjeli su stvoriti trodimenzionalnu strukturu mioglobina i hemoglobina koristeći tehnike difrakcije rendgenskih zraka. Za to su dobili i Nobelovu nagradu.
Istorija studije
Osnivač proučavanja proteina je Antoine Francois de Fourcroix. Identificirao ih je kao zasebnu klasu nakon što je uočio njihovu sposobnost denaturacije (ili koagulacije) pod utjecajem kiselina ili visoke temperature. Proučavao je fibrin (izolovan iz krvi), gluten (izolovan iz pšeničnog zrna) i albumin ( bjelance).
Holandski naučnik G. Mulder dopunio je naučni rad svog francuskog kolege de Fourcroixa i analizirao sastav proteina. Na osnovu ove analize, on je pretpostavio da većina proteinskih molekula ima sličnu empirijsku formulu. On je takođe bio prvi koji je odredio molekulsku masu proteina.
Prema Mulderu, svaki protein se sastoji od malih strukturnih komponenti - "proteina". A 1838. godine, švedski naučnik J. Berzelius je predložio termin „proteini” kao opšti naziv za sve proteine.
U narednih 30-40 godina provedena su istraživanja na većini aminokiselina koje čine proteine. Godine 1894., A. Kossel, njemački fiziolog, iznio je pretpostavku da su aminokiseline same strukturne komponente proteina i da su međusobno povezane peptidnim vezama. Pokušavao je da prouči sekvencu aminokiselina proteina.
1926. godine konačno je prepoznata dominantna uloga proteina u tijelu. To se dogodilo kada je američki hemičar D. Sumner dokazao da je ureaza (enzim bez kojeg se ne mogu odvijati mnogi hemijski procesi) protein.
Bilo je izuzetno teško izolovati čiste proteine za naučne potrebe u to vreme. Zato su prvi eksperimenti izvedeni sa onim polipeptidima koji su se mogli pročistiti u značajnim količinama uz minimalne troškove - to su proteini krvi, pileći proteini, razni toksini, enzimi probavnog ili metaboličkog porijekla, koji se oslobađaju nakon klanja goveda. Krajem 50-ih bilo je moguće pročišćavanje goveđe pankreasne ribonukleaze. Upravo je ova supstanca postala eksperimentalni objekt za mnoge naučnike.
IN moderna nauka istraživanje proteina nastavilo se na kvalitativno novom nivou. Postoji grana biohemije koja se zove proteomika. Sada je, zahvaljujući proteomici, moguće proučavati ne samo izolirane pročišćene proteine, već i paralelne, istovremene promjene u modifikaciji mnogih proteina koji pripadaju različitim stanicama i tkivima. Naučnici sada mogu teoretski izračunati strukturu proteina iz njegove sekvence aminokiselina. Metode krioelektronske mikroskopije omogućavaju proučavanje velikih i malih proteinskih kompleksa.
Osobine proteina
Veličina proteina se može mjeriti u smislu broja aminokiselina koje ih čine ili u daltonima, koji predstavljaju njihovu molekularnu težinu. Na primjer, proteini kvasca sastoje se od 450 aminokiselina i njihova molekularna težina je 53 kilodaltona. Najveći protein poznat modernoj nauci, koji se zove titin, sastoji se od više od 38 hiljada aminokiselina i ima molekularnu težinu od oko 3700 kilodaltona.Proteini koji se vezuju za nukleinske kiseline interakcijom sa njihovim fosfatnim ostacima smatraju se osnovnim proteinima. To uključuje protamine i histone.
Proteini su klasifikovani prema stepenu rastvorljivosti; većina ih je visoko rastvorljiva u vodi. Međutim, postoje izuzeci. Fibroin (osnova paukove mreže i svile) i keratin (osnova dlake kod ljudi, kao i vuna kod životinja i perje kod ptica) su nerastvorljivi.
Denaturacija
Proteini po pravilu zadržavaju fizičko-hemijska svojstva i strukturu živog organizma kojem pripadaju. Shodno tome, ako je tijelo prilagođeno određenoj temperaturi, protein će to izdržati i neće promijeniti svoja svojstva.Promjene u uvjetima kao što su temperatura okoline ili izlaganje kiseloj/alkalnoj sredini, uzrokuju da protein izgubi svoje sekundarne, tercijarne i kvartarne strukture. Gubitak nativne strukture svojstvene živoj ćeliji naziva se denaturacija ili savijanje proteina. Denaturacija može biti djelomična ili potpuna, nepovratna ili reverzibilna. Najpopularniji i svakodnevni primjer ireverzibilna denaturacija je preparat kokošje jaje tvrdo kuvano Kada je izložen visokim temperaturama, ovalbumin, prozirni protein, postaje neproziran i gust.
U nekim slučajevima, denaturacija je reverzibilna; protein se može vratiti u svoje normalno stanje pomoću amonijum soli. Reverzibilna denaturacija se koristi kao metoda pročišćavanja proteina.
Jednostavni i složeni proteini
Pored peptidnih lanaca, neki proteini sadrže i strukturne jedinice koje nisu aminokiseline. Na osnovu kriterija prisutnosti ili odsustva fragmenata koji nisu aminokiselinski, proteini se dijele u dvije grupe: složene i jednostavne proteine. Jednostavni proteini se sastoje samo od lanaca aminokiselina. Složeni proteini sadrže fragmente koji nisu proteinske prirode.Na osnovu hemijske prirode kompleksnih proteina, razlikuje se pet klasa:
- Glikoproteini.
- hromoproteini.
- Fosfoproteini.
- Metaloproteini.
- Lipoproteini.
Hromoproteini su opšti naziv za kompleksne proteine, koji uključuju flavoproteine, hlorofile, hemoglobin i druge.
Proteini koji se nazivaju fosfoproteini sadrže ostatke fosforne kiseline. Ova grupa proteina uključuje, na primjer, mlečni kazein.
Metaloproteini su proteini koji sadrže kovalentno vezane ione određenih metala. Među njima postoje proteini koji obavljaju transportne i skladišne funkcije (transferin, feritin).
Složeni proteini lipoproteini sadrže ostatke lipida. Njihova funkcija je transport lipida.
Biosinteza proteina
Živi organizmi stvaraju proteine od aminokiselina na osnovu genetskih informacija koje su kodirane u genima. Svaki od sintetiziranih proteina sastoji se od potpuno jedinstvene sekvence povezanih aminokiselina. Jedinstvena sekvenca je određena faktorom kao što je sekvenca nukleotida gena koji kodira informacije o datom proteinu.Genetski kod se sastoji od kodona. Kodon je jedinica genetske informacije koja se sastoji od nukleotidnih ostataka. Svaki kodon je odgovoran za povezivanje jedne aminokiseline s proteinom. Njihov ukupan broj je 64. Neke aminokiseline nisu određene jednim, već nekoliko kodona.
Funkcije proteina u tijelu
Zajedno s drugim biološkim makromolekulama (polisaharidi i lipidi), tijelu su potrebni proteini za obavljanje većine životnih procesa u stanicama. Proteini provode metaboličke procese i energetske transformacije. Oni su dio organela - ćelijskih struktura i učestvuju u sintezi međućelijskih supstanci.Treba napomenuti da je klasifikacija proteina prema njihovim funkcijama prilično proizvoljna, jer u nekim živim organizmima isti protein može obavljati nekoliko različitih funkcija. Proteini obavljaju mnoge funkcije zbog svoje visoke enzimske aktivnosti. Konkretno, takvi enzimi uključuju motorni protein miozin, kao i regulatorne proteine protein kinaza.
Katalitička funkcija
Najviše proučavana uloga proteina u tijelu je kataliza raznih kemijskih reakcija. Enzimi su grupa proteina koji imaju specifična katalitička svojstva. Svaki od ovih enzima katalizira jednu ili više sličnih reakcija. Nauka poznaje nekoliko hiljada enzimskih supstanci. Na primjer, supstanca pepsin, koja razgrađuje proteine tokom probave, je enzim.Više od 4.000 reakcija koje se dešavaju u našem tijelu zahtijevaju katalizu. Bez uticaja enzima, reakcija se odvija desetine i stotine puta sporije.
Molekuli koji se vežu za enzim tokom reakcije, a zatim se mijenjaju nazivaju se supstrati. Enzim sadrži mnogo aminokiselina, ali nisu sve u interakciji sa supstratom, a svakako nisu sve direktno uključene u proces katalize. Dio enzima za koji se supstrat veže smatra se aktivnim enzimskim mjestom.
Strukturna funkcija
Strukturni proteini citoskeleta su neka vrsta krutog okvira koji daje oblik ćelijama. Zahvaljujući njima, oblik ćelija se može promijeniti. To uključuje elastin, kolagen, keratin. Glavne komponente međustanične supstance u vezivnom tkivu su kolagen i elastin. Keratin je osnova za formiranje kose i noktiju, kao i perja kod ptica.Zaštitna funkcija
Postoji nekoliko zaštitnih funkcija proteina: fizička, imunološka, hemijska.Kolagen učestvuje u formiranju fizičke zaštite. On čini osnovu međućelijske supstance takvih vrsta vezivnog tkiva kao što su kosti, hrskavica, tetive i duboki slojevi kože (dermis). Primjeri ove grupe proteina su trombini i fibrinogeni, koji su uključeni u zgrušavanje krvi.
Imunološka odbrana uključuje učešće proteina koji se nalaze u krvi ili drugim biološkim tečnostima u formiranju zaštitnog odgovora organizma na napad patogenih mikroorganizama ili oštećenja. Na primjer, imunoglobulini neutraliziraju viruse, bakterije ili strane proteine. Antitela koja proizvodi imuni sistem vezuju se za supstance koje su strane telu, koje se nazivaju antigeni, i neutrališu ih. U pravilu se antitijela izlučuju u međućelijski prostor ili se fiksiraju u membranama specijaliziranih plazma ćelija.
Enzimi i supstrat nisu previše blisko povezani, inače tok katalizirane reakcije može biti poremećen. Ali stabilnost vezivanja antigena i antitijela nije ničim ograničena.
Hemijska zaštita se sastoji u vezivanju proteinskih molekula za različite toksine, odnosno osiguravanju detoksikacije organizma. Najvažniju ulogu u detoksikaciji našeg organizma imaju enzimi jetre, koji razgrađuju otrove ili ih pretvaraju u rastvorljiv oblik. Otopljeni toksini brzo napuštaju tijelo.
Regulatorna funkcija
Većina intracelularnih procesa regulirana je proteinskim molekulima. Ove molekule obavljaju visokospecijaliziranu funkciju i nisu ni građevinski materijal za ćelije niti izvor energije. Regulacija se odvija zbog aktivnosti enzima ili zbog vezivanja za druge molekule.Važna uloga Protein kinaze igraju ulogu u regulaciji procesa unutar ćelija. To su enzimi koji utječu na aktivnost drugih proteina vezivanjem čestica fosfata za njih. Oni ili pojačavaju aktivnost ili je potpuno potiskuju.
Funkcija signala
Signalna funkcija proteina se izražava u njihovoj sposobnosti da služe kao signalne supstance. Oni prenose signale između tkiva, ćelija i organa. Ponekad se funkcija signalizacije smatra sličnom regulatornoj funkciji, budući da mnogi intracelularni regulatorni proteini također provode prijenos signala. Stanice stupaju u interakciju jedna s drugom koristeći signalne proteine koji se šire kroz međućelijsku tvar.Citokini i hormonski proteini obavljaju signalnu funkciju.
Hormoni se prenose krvlju. Kada se receptor veže za hormon, on pokreće odgovor u ćeliji. Hormoni reguliraju koncentraciju tvari u krvnim stanicama, kao i regulaciju rasta i reprodukcije stanica. Primjer takvih proteina je dobro poznati inzulin, koji regulira koncentraciju glukoze u krvi.
Citokini su mali peptidni glasnici. Oni djeluju kao regulatori interakcije između različitih stanica, a također određuju opstanak ovih stanica, potiskuju ili stimuliraju njihov rast i funkcionalnu aktivnost. Bez citokina je nemoguć usklađen rad nervnog, endokrinog i imunog sistema. Na primjer, citokini mogu uzrokovati nekrozu tumora - odnosno supresiju rasta i aktivnosti upalnih stanica.
Transportna funkcija
Topljivi proteini koji su uključeni u transport malih molekula trebali bi se lako vezati za supstrat kada je prisutan u visokim koncentracijama, a također bi ga trebali lako oslobađati tamo gdje je prisutan u niskim koncentracijama. Primjer transportnih proteina je hemoglobin. On prenosi kiseonik iz pluća i dovodi ga u druga tkiva, a takođe prenosi ugljen-dioksid nazad iz tkiva u pluća. Proteini slični hemoglobinu pronađeni su u svim carstvima živih organizama.Rezervna (ili rezervna) funkcija
Ovi proteini uključuju kazein, ovalbumin i druge. Ovi rezervni proteini se pohranjuju u životinjskim jajima i biljnim sjemenkama kao izvor energije. Obavljaju nutritivne funkcije. Mnogi proteini se koriste u našem tijelu kao izvor aminokiselina.Receptorska funkcija proteina
Proteinski receptori mogu biti locirani i u ćelijskoj membrani i u citoplazmi. Jedan dio proteinske molekule prima signal (bilo koje prirode: hemijski, svjetlosni, termički, mehanički). Protein receptora podliježe konformacijskim promjenama pod utjecajem signala. Ove promjene utiču na drugi dio molekule, koji je odgovoran za prijenos signala na druge ćelijske komponente. Mehanizmi prijenosa signala se međusobno razlikuju.Motorna (ili pokretna) funkcija
Motorni proteini su odgovorni za osiguranje pokreta i kontrakcije mišića (na nivou tijela) i za kretanje flagela i cilija, unutarćelijski transport tvari i ameboidno kretanje leukocita (na ćelijskom nivou).Proteini u metabolizmu
Većina biljaka i mikroorganizama može sintetizirati 20 osnovnih aminokiselina, kao i određenu količinu dodatnih aminokiselina. Ali ako su u okruženju, onda će tijelo radije uštedjeti energiju i transportirati ih unutra, umjesto da ih sintetiše.One aminokiseline koje tijelo ne sintetiše nazivaju se esencijalnim i stoga nam mogu doći samo izvana.
Osoba dobija aminokiseline iz proteina koji se nalaze u hrani. Proteini se denaturiraju tokom varenja kiselim želučanim sokovima i enzimima. Neke od aminokiselina dobijenih kao rezultat probavnog procesa koriste se za sintezu potrebnih proteina, a ostatak se procesom glukoneogeneze pretvara u glukozu ili se koristi u Krebsovom ciklusu (ovo je proces metabolizma). slom).
Upotreba proteina kao izvora energije posebno je važna u nepovoljnim uslovima, kada organizam koristi svoju unutrašnju „rezervu za hitne slučajeve“ – sopstvene proteine. Aminokiseline su takođe važan izvor azota za organizam.
Ne postoje jedinstveni standardi za dnevne potrebe za proteinima. Mikroflora koja naseljava debelo crijevo također sintetizira aminokiseline i one se ne mogu uzeti u obzir pri sastavljanju standarda proteina.
Rezerve proteina u ljudskom tijelu su minimalne, a novi proteini se mogu sintetizirati samo iz raspadajućih proteina koji dolaze iz tjelesnih tkiva i iz aminokiselina koje se isporučuju hranom. Proteini se ne sintetiziraju iz onih tvari koje su dio masti i ugljikohidrata.
Nedostatak proteina
Nedostatak proteina u ishrani uzrokuje ozbiljno usporavanje rasta i razvoja kod djece. Za odrasle je nedostatak proteina opasan zbog pojave dubokih promjena u jetri, promjena u hormonalnom nivou, poremećaja u radu endokrinih žlijezda, pogoršanja apsorpcije hranjivih tvari, pogoršanja pamćenja i performansi te srčanih problema. Sve ove negativne pojave povezane su s činjenicom da su proteini uključeni u gotovo sve procese ljudskog tijela.
Sedamdesetih godina prošlog vijeka zabilježeni su smrtni slučajevi kod ljudi dugo vremena nakon niskokalorične dijete s ozbiljnim nedostatkom proteina. Obično je neposredni uzrok smrti u ovom slučaju bili nepovratne promjene u srčanom mišiću.
Nedostatak proteina smanjuje otpornost imuniteta na infekcije, jer se smanjuje nivo stvaranja antitijela. Kršenje sinteze interferona i lizozima (zaštitni faktori) uzrokuje pogoršanje upalnih procesa. Osim toga, nedostatak proteina često je praćen nedostatkom vitamina, što zauzvrat također dovodi do štetnih posljedica.
Nedostatak ne utiče najbolje na proizvodnju enzima i apsorpciju važnih nutrijenata. Ne treba zaboraviti da su hormoni proteinske formacije, stoga nedostatak proteina može dovesti do ozbiljnih hormonalnih poremećaja.
Svaka fizička aktivnost šteti mišićnim stanicama, a što je veće opterećenje, mišići više pate. Da biste obnovili oštećene mišićne stanice, potrebna vam je velika količina visokokvalitetnih proteina. Suprotno uvriježenom mišljenju, fizička aktivnost je korisna samo kada se hranom u organizam unosi dovoljna količina proteina. Tokom intenzivne fizičke aktivnosti, potrošnja proteina treba da dostigne 1,5 - 2 grama po kilogramu težine.
Višak proteina
Za održavanje ravnoteže dušika u tijelu potrebna je određena količina proteina. Ako imate malo više proteina u ishrani, to neće štetiti vašem zdravlju. U ovom slučaju, višak aminokiselina koristi se jednostavno kao dodatni izvor energije.Ali ako osoba ne vježba, a u isto vrijeme konzumira više od 1,75 grama proteina po kilogramu težine, tada se višak proteina nakuplja u jetri, koji se pretvara u dušične spojeve i glukozu. Azotno jedinjenje (urea) mora obavezno izlučuju iz organizma putem bubrega.
Osim toga, kada postoji višak proteina, dolazi do kisele reakcije organizma, što dovodi do gubitka kalcija zbog promjene režima pijenja. Osim toga, mesna hrana bogata proteinima često sadrži purine, od kojih se neki talože u zglobovima tokom metabolizma i uzrokuju razvoj gihta. Treba napomenuti da su poremećaji povezani sa viškom proteina mnogo rjeđi od poremećaja povezanih s nedostatkom proteina.
Procjena dovoljne količine proteina u ishrani vrši se na osnovu stanja ravnoteže dušika. Tijelo neprestano sintetizira nove proteine i oslobađa konačne produkte metabolizma proteina. Proteini sadrže dušik, koji se ne nalazi u mastima ili ugljikohidratima. A ako se azot taloži u organizmu kao rezerva, on je isključivo u sastavu proteina. Tokom razgradnje proteina, trebalo bi da se izluči zajedno sa urinom. Da bi tijelo funkcioniralo na potrebnom nivou, potrebno je nadoknaditi uklonjeni dušik. Ravnoteža dušika znači da količina unesenog dušika odgovara količini izlučenoj iz tijela.
Proteinska ishrana
Prednosti dijetetskih proteina procjenjuju se koeficijentom svarljivosti proteina. Ovaj koeficijent uzima u obzir hemijska vrednost(sastav aminokiselina) i biološka vrijednost (procenat varenja proteina). Potpuni izvori proteina su oni proizvodi koji imaju koeficijent svarljivosti 1,00.
Koeficijent svarljivosti je 1,00 u sljedećim proizvodima: jaja, sojini proteini, mlijeko. Govedina pokazuje koeficijent od 0,92.
Ovi proizvodi su visokokvalitetan izvor proteina, ali morate imati na umu da sadrže mnogo masti, pa ih nije preporučljivo pretjerati u ishrani. Osim toga velika količina proteina, višak masti će takođe ući u organizam.
Preferirane namirnice bogate proteinima: sirevi od soje, nemasni sirevi, nemasna teletina, bjelanjci, nemasni svježi sir, svježa riba i plodovi mora, mlada jagnjetina, piletina, bijelo meso.
Manje je poželjno konzumirati proizvode kao što su: mlijeko i jogurti sa dodatkom šećera, crveno meso (file), tamno pileće i ćureće meso, posni komadići, domaći svježi sir, prerađeno meso u obliku slanine, salame, šunke.
Bjelanjak je čist protein i ne sadrži masti. Nemasno meso sadrži oko 50% kilokalorija koje potiču iz proteina; u proizvodima koji sadrže skrob – 15%; u obranom mleku – 40%; u povrću – 30%.
Glavno pravilo pri odabiru proteinske dijete je sljedeće: više proteina po jedinici kalorija i visok koeficijent probavljivosti proteina. Najbolje je jesti hranu koja sadrži malo masti i mnogo proteina. Informacije o kalorijama mogu se naći na pakovanju bilo kojeg proizvoda. Uopćeni podaci o sadržaju proteina i masti u onim proizvodima čiji je sadržaj kalorija teško izračunati mogu se pronaći u posebnim tabelama.
Termički obrađeni proteini se lakše probavljaju jer postaju lako dostupni enzimima u probavnom traktu. Međutim, termička obrada može smanjiti biološku vrijednost proteina zbog činjenice da su neke aminokiseline uništene.
Sadržaj proteina i masti u nekima prehrambeni proizvodi
| Proizvodi | Proteini, grama | Masti, grama |
| Piletina | 20,8 | 8,9 |
| Srce | 15 | 3 |
| Nemasna svinjetina | 16,3 | 27,8 |
| Govedina | 18,9 | 12,3 |
| Teletina | 19,7 | 1,2 |
| Doktorska kuvana kobasica | 13,7 | 22,9 |
| Dijetalna kuvana kobasica | 12,2 | 13,5 |
| Pollock | 15,8 | 0,7 |
| Haringa | 17,7 | 19,6 |
| Kavijar jesetre u granulama | 28,6 | 9,8 |
| Pšenični hleb od brašna I stepena | 7,6 | 2,3 |
| ražani hljeb | 4,5 | 0,8 |
| Peciva sa maslacem | 7,2 | 4,3 |
Kazein, koji se nalazi u mleku, takođe je kompletan protein. Njegov koeficijent svarljivosti je 1,00. Kombinacija kazeina i soje izolovane iz mleka omogućava stvaranje zdrave hrane namirnice sa visokim sadržajem proteina, a ne sadrže laktozu, što omogućava njihovu upotrebu osobama koje pate od intolerancije na laktozu. Još jedna prednost ovakvih proizvoda je što ne sadrže sirutku, koja je potencijalni izvor alergena.
Metabolizam proteina
Za varenje proteina tijelu je potrebno mnogo energije. Prvo, tijelo mora razbiti aminokiselinski lanac proteina na nekoliko kratkih lanaca ili na same aminokiseline. Ovaj proces je prilično dugotrajan i zahtijeva razne enzime koje tijelo mora stvoriti i transportirati u probavni trakt. Rezidualni produkti metabolizma proteina - azotna jedinjenja - moraju se eliminisati iz organizma.
Sve ove radnje ukupno troše znatnu količinu energije za apsorpciju proteinske hrane. Dakle, proteinska hrana stimuliše ubrzanje metabolizma i povećanje troškova energije za unutrašnje procese.
Tijelo može potrošiti oko 15% ukupnog unosa kalorija na asimilaciju hrane.
Hrana bogata proteinima doprinosi povećanju proizvodnje toplote tokom metabolizma. Tjelesna temperatura blago raste, što dovodi do dodatne potrošnje energije za proces termogeneze.
Proteini se ne koriste uvijek kao izvor energije. To je zbog činjenice da njihovo korištenje kao izvora energije za tijelo može biti neisplativo, jer iz određene količine masti i ugljikohidrata možete dobiti mnogo više kalorija i mnogo efikasnije nego iz slične količine proteina. Osim toga, rijetko postoji višak proteina u tijelu, a ako ga ima, tada se većina viška proteina koristi za obavljanje plastičnih funkcija.
U slučaju kada u prehrani nedostaju izvori energije u obliku masti i ugljikohidrata, tijelo počinje da koristi nagomilane masti.
Dovoljna količina proteina u prehrani pomaže aktiviranju i normalizaciji sporog metabolizma kod pretilih osoba, a također pomaže u održavanju mišićne mase.
Ako nema dovoljno proteina, tijelo prelazi na korištenje mišićnih proteina. To se događa jer mišići nisu toliko važni za održavanje funkcioniranja tijela. Većina kalorija se sagorijeva u mišićnim vlaknima, a smanjenje mišićne mase smanjuje potrošnju energije tijela.
Vrlo često ljudi koji se pridržavaju raznih dijeta za mršavljenje biraju dijetu u kojoj s hranom u organizam ulazi vrlo malo proteina. U pravilu se radi o prehrani od povrća ili voća. Osim štete, takva dijeta neće donijeti ništa. Funkcionisanje organa i sistema sa nedostatkom proteina je inhibirano, što uzrokuje razne poremećaje i bolesti. Svaka dijeta se mora posmatrati sa stanovišta potreba organizma za proteinima.
Procesi kao što su apsorpcija proteina i njihova upotreba za energetske potrebe, kao i izlučivanje produkata metabolizma proteina, zahtijevaju više tekućine. Da biste izbjegli dehidraciju, trebali biste piti oko 2 litre vode dnevno.