Значение и функции белка в организме человека

Функциональная классификация белков плазмы

Белки плазмы функционально и структурно неоднородны и имеют очень широкий диапазон концентраций в плазме. С клинической и биохимической точки зрения полезно классифицировать белки плазмы в соответствии с их функцией.

Классификация	Примеры
1. Транспортные белки	Трансферрин
2. Белки острой фазы	CRO
3. Белки против острой фазы	Альбумин, трансферрин
4. Факторы комплемента и свертывания крови	С4, фактор VIII
5. Ферменты	Амилаза
6. Антиферменты  – ингибиторы протеиназ	Антитромбин III
7. Протеогормоны	Инсулин
8. Иммуноглобулины	IgG
9. Белки, функция которых полностью не изучена	Альфа-1 кислотный гликопротеин

В дополнение к этим функциям все белки плазмы, но в основном альбумин, действуют как буферная система и поддерживают онкотическое давление.

Концентрация белка в плазме – динамический параметр. Она зависит от:

• их биосинтеза; 
• распределения между внутрисосудистыми и внесосудистыми компартментами раствора; 
• выведения – деградация, катаболизм, потеря.

Что нужно сделать, если в моче обнаружены повышенные концентрации белка

Поскольку такое состояние может быть вызвано не только нарушением работы почек, но и другими патологиями, больному необходимо провести дополнительные исследования:

• Общий анализ крови для выявления низкого гемоглобина (анемии), увеличенного количества лейкоцитов, ускоренного СОЭ, злокачественных (бластных) клеток. Исследование выявляет воспалительные, ревматические процессы, болезни кроветворения, патологии почек и лейкозы.
• Биохимию крови на показатели мочевыделения – мочевину, креатинин, общий белок, цистатин С, электролиты – калий, натрий, магний, хлор.
• Биохимическое исследование на нарушения в сердце и мышцах АЛТ, АСТ, ЛДГ, миоглобин, электролиты, разные типы холестерина, C-реактивный белок.
• Анализ на креатинфосфокиназу и креатинфосфокиназу-М, расщепляющие креатин в сердечной мышце и скелетной мускулатуре.
• Исследование на гормоны щитовидной железы, надпочечников и гипофиза.
• Анализ на онкомаркер лейкоза бета-2-микроглобулин.

Кроме того, нужно сделать УЗИ почек с надпочечниками, чтобы убедиться в отсутствии опухолей, камней и других патологических состояний.

С полученными данными следует обратиться к урологу, который поставит диагноз и назначит лечение выявленных заболеваний. Иногда направляют на дополнительные обследования, уточняющие степень поражения почечной ткани.

Симптомы

Если дефицит белка имеет форму легкую, то это симптоматически никак не проявляется, кроме случаев с наследственными дефицитами определенных аминокислот, являющихся структурными компонентами молекул белка.

К симптомам внешним относятся:

• Непрекращающуюся потерю веса;
• Ломкие ногти;
• Ломкие, потускневшие и выпадающие волосы;
• Отеки;
• Сухость, шелушение кожи;
• Слабость.

Симптомы системы нервной:

• Мигрень;
• Перепады настроения;
• Вялость, утомляемость;
• Проблемы со сном;
• Низкая умственная активность.

Симптомы системы костно-мышечной:

• Слабость в мышцах;
• Замедление роста у детей;
• Уменьшение мышечной массы;
• Болевой синдром в мышцах и суставах.

Симптомы пищеварительных органов:

• Тошнота;
• Вздутие живота, болевые ощущения;
• Повышенное употребление сладкого;
• Проблемы со стулом;
• Увеличенная печень.

Когда необходима безбелковая диета

Для использования подобной схемы питания, необходимы следующие основания:

• онкологические болезни;
• патологии лимфоидной ткани мозга;
• заболевания почек, печени.

При наличии перечисленных диагнозов, обязательно требуется специальная диета, исключающая тяжелую пищу, жирные, жареные блюда, маринады, консервы, соленья. Базовый список продуктов на безбелковой диете, состоит из свежих, отварных овощей, цельнозерновых круп и растительных жиров.

Сокращение в меню белков, является обоснованным с медицинской точки зрения. Ограничение или полный отказ от продуктов с высоким содержанием данного вещества, снижает нагрузку на лимфатическую систему. В это время активно расходуются накопленные ранее резервы. В результате – организм очищается от шлаков, токсинов, повышается иммунитет.

Усваиваемость белка

При употреблении таких веществ, стоит помнить о чувстве меры. Избыточное количество белков представляет определенную опасность. Они с трудом перевариваются и могут вызвать нарушения пищеварительных функций.

Проблемы с усвоением белков могут возникать в следующих ситуациях:

1. Избыточное количество белка за 1 прием пищи. За 1 прием организм не может усвоить больше 35 г белков. Помимо этого, избыток таких веществ отрицательно влияет на пищеварительные функции. Организм не способен переварить большое количество протеинов. Как следствие, неусвоенная часть начинает гнить в пищеварительных органах. Это провоцирует запоры, увеличение ацетона и нарушения в работе поджелудочной железы.
2. Систематическое переедание. Диетологи советуют придерживаться принципов дробного питания – 4-5 раз в день. Это помогает лучше переваривать пищу, в том числе и белки.
3. Употребление большого количества трудноперевариваемых белков. Протеины могут усваиваться в разном объеме. Есть белки, которые легко перевариваются. Однако существуют и трудноперевариваемые продукты. Эталоном белковой пищи считаются куриные яйца. Также к легким белкам относят нежирные кисломолочные продукты, куриное филе, кролика.
4. Исключение жиров. Безусловно, жирные продукты содержат большое количество калорий и с трудом усваиваются. Однако полностью отказываться от них не следует. Это чревато гормональными нарушениями, ухудшением состояния волос и кожи. Также исключение жиров провоцирует нарушение процесса переваривания белков. Чтобы обеспечить эффективную работу печени и выведение продуктов синтеза белка, стоит включать в рацион желчегонные жиры. Они присутствуют в оливковом и кунжутном маслах.
5. Дефицит жидкости. Нарушение питьевого режима провоцирует разные проблемы, включая ухудшение усвоения белка. В сутки человек должен пить 30-40 мл воды на 1 кг массы тела. В жаркую погоду или при серьезных физических нагрузках норма дополнительно повышается на 500-800 мл.
6. Неправильные дополнения к белкам. Чтобы протеины усваивались максимально хорошо, их рекомендуется сочетать с овощами. В такой пище присутствуют ферменты и клетчатка. Это облегчает переваривание белков.

Свойства белков

Для белков характерны следующие свойства:

1. Различная растворимость в воде. Белковые элементы, которые растворяются, приводят к формированию коллоидных растворов.
2. Гидролиз. Под влиянием ферментов или растворов минеральных кислот разрушается первичное строение белка и формируется смесь аминокислот.
3. Денатурация. Под этим термином понимают частичное или полное разрушение структуры белковой молекулы. Этот процесс может происходить под воздействием разных факторов – повышенных температур, растворов солей тяжелых металлов, кислот или щелочей, радиоактивного излучения, отдельных органических веществ.

Польза белковых продуктов для организма, а также при похудении

Продукты с большим содержанием этого вещества приносят пользу для организма:

• Происходит правильное построение мышечной массы.
• Регулирование обмена веществ. Нормализация этого процесса при определенных нарушениях.
• Приведение в норму свертываемости крови.
• Укрепление волос, ногтей, костей и зубов.
• Оздоровление клеток кожи, устранение ее дефектов.
• Улучшение самочувствия, повышение работоспособности человека.
• Иммунитет повышается, благодаря чему человек не болеет. Организм защищен от воздействия вредоносных микроорганизмов.
• Обеспечивается правильная работа сердца и сосудов.

Белок помогает в похудении, так как дарит чувство сытости. Человек не испытывает голода, меньше съедает. Благодаря нормализации обмена веществ постепенно уменьшается жировая прослойка. Во время похудения организм не испытывает стресс, стройность достигается естественным путем.

Узнайте, что относится к быстрым углеводам. Связь углеводов и гликемического индекса.

Ферменты

Стоит сказать кратко о каталитической функции белков. Ферменты или энзимы выделяют в особую группу белков. Они осуществляют катализ – ускорение протекания химической реакции.В соответствии со строением ферменты могут быть:

• простыми – содержат только аминокислотные остатки;
• сложными – помимо белкового остатка включают небелковые структуры, которые называются кофактором (витамины, катионы, анионы).

Молекулы ферментов имеют активную часть (активный центр), связывающую белок с веществом – субстратом. Каждый фермент «узнаёт» определённый субстрат и связывается именно с ним как “ключ с замком”. Активный центр обычно представляет собой «карман», в который попадает субстрат.

Связывание активного центра и субстрата описывается моделью индуцированного соответствия (модель «рука-перчатка»). Модель показывает, что фермент «подстраивается» под субстрат. Благодаря изменению структуры снижается энергия активации реакции.

Рис. 3. Модель «рука-перчатка».

Активность ферментов зависит от нескольких факторов:

• температуры;
• концентрации фермента и субстрата;
• кислотности.

Различают 6 классов ферментов, каждый из которых взаимодействует с определёнными веществами. Например, трансферазы переносят фосфатную группу от одного вещества к другому.

Ферменты могут ускорять реакцию в 1000 раз.

Что мы узнали?

Выяснили, какие функции выполняют белки в клетке, как они устроены и как синтезируются. Белки представляют собой полимерные цепочки, состоящие из аминокислот. Всего известно 200 аминокислот, но белки могут образовывать только 20. Белковые полимеры синтезируются на рибосомах. Белки выполняют важные функции в организме: переносят вещества, ускоряют биохимические реакции, регулируют процессы, происходящие в организме.

1. /10

   Вопрос 1 из 10

Зачем потреблять продукты, содержащие белок?

Исследования показывают, что высокое потребление белка увеличивает пищевой термогенез – энергию, которая тратится организмом на поглощение, переваривание и усвоение пищи. А также дарит чувство сытости и наполненности, ведь белок снижает уровень гормона голода – грелина. Кроме того, поддерживает надлежащий уровень pH и баланса жидкости.

Употребление достаточного количества белка помогает поддерживать мышечную массу и способствует росту мышц при регулярных силовых тренировках. Способствует снижению кровяного давления, которое является причиной сердечных приступов, инсультов и хронических заболеваний. Формирует иммуноглобулины (антитела) для борьбы с разными инфекциями.

Большинство долгосрочных исследований показывают, что растительный и животный белок приносит пользу для здоровья костей, сохраняя костную массу с возрастом и сокращая риски получения переломов.

Аминокислоты участвуют абсолютно во всех процессах, происходящих в организме, поэтому потребление белков крайне важно для полноценной его работы

Белки в составе организма

Дефицит белка может привести к следующим последствиям:

Симптомы дефицита белка включают в себя:

• истощение мышечной ткани
• отеки (чаще всего жидкость накапливается в ногах и лодыжках)
• анемия (неспособность крови доставлять достаточное количество кислорода в клетки)
• медленный рост у детей и пр.

Низкий уровень белка также может быть признаком других серьезных проблем, связанных с печенью, почками или сердцем.

Телу важно получать все аминокислоты, ведь каждая из них выполняет разные функции и недостаток тех или иных компонентов рано или поздно может негативно сказаться на самочувствии. 

Показания к анализу

Исследование общего белка в крови могут назначить по таким показаниям³:

• общеклинический медицинский осмотр;
• первичный поиск патологии обменных процессов (метаболизма);
• необъяснимая потеря веса;
• отеки конечностей, лица;
• утомляемость и резкая слабость, не соответствующая нагрузке;
• необъяснимая одышка;
• появление жалоб со стороны печени или почек: хроническая усталость, артериальная гипертензия, увеличение живота в объеме за счет внутрибрюшной жидкости, желтуха, бледность кожи, изменение суточного характера мочеиспускания;
• проблемы с питанием, включая расстройства пищевого поведения (анорексия, булимия);
• подозрение на беременность;
• наличие признаков истощения;
• профилактический осмотр для спортсменов, рабочих на тяжелых производствах;
• контроль лечения или хода заболеваний внутренних органов;
• подготовка к любому оперативному вмешательству.

Тестирование на общий белок в крови — первый шаг в диагностике многих заболеваний внутренних органов и обменных нарушений. При отклонении значений больного направляют на уточняющие анализы: определение альбумина или всех белковых фракций (протеинограмма), лейкоцитарная формула, скорость оседания эритроцитов (СОЭ), гематокрит².

Клиническая классификация

По времени возникновения:

• пренатальные;
• постнатальные.

По этиологии:

• алиментарные;
• инфекционные;
• связанные с дефектами режима, диеты;
• связанные с пренатальными повреждающими факторами;
• обусловленные наследственной патологией и врожденными аномалиями развития.

По степени тяжести:

• БЭН I степени – дефицит массы тела 11–20 %;
• БЭН II степени – дефицит массы тела 21–30 %;
• БЭН III степени – дефицит массы тела › 30 %.

По периодам:

• начальный;
• прогрессирования;
• стабилизации;
• реконвалесценции.

По форме:

• острая – проявляется преимущественно потерей массы тела и ее дефицитом по отношению к нормальной массе тела по росту;
• хроническая – проявляется не только дефицитом массы тела, но и существенной задержкой роста.

Некоторые особые варианты разновидности БЭН:

• квашиоркор (форма острой белковой недостаточности), алиментарный маразм, маразматический квашиоркор;
• недостаточность питания у детей старшего возраста;
• недостаток микроэлементов (медь, цинк, селен).

Четвертичная структура белка

Последняя, но самая большая! Не пугайтесь, только по размеру. Она есть не у всех белков, некоторые прекрасно работают в виде третичной структуры и не парятся. Но представьте, что мы возьмем несколько третичных структур и как соединим их вместе. Пусть их будет 4 штуки, берем 4 шарика и соединяем их. Получаем четвертичную, но не из-за того, что мы взяли 4 шарика…. 

Эти шарики комплементарны друг другу в участках связывания — не активный центр, но чем-то похоже. Таких участков связывания много, поэтому ошибиться и не узнать своего товарища очень трудно.  

Каждая глобула, которую мы взяли — это отдельная полипептидная цепь. Прочитай это еще раз. До этого все касалось только одной полипептидной цепи, а теперь их несколько. Такая цепь называется мономером (или субъединицей), а при соединении мономеров образуется олигомер. Так что вся большая молекула — это олигомер.  

Четвертичная структура белка

Какие связи все это стабилизируют? Чаще всего это водородные, ионные и Ван-дер-Вальсовы, так как каждый мономер прячет свои гидрофобные остатки вглубь молекулы, то они образуются редко. Получается, что четвертичную структуру стабилизируют силы слабого взаимодействия, ковалентных связей здесь почти никогда не бывает — очень редко могут быть дисульфидные. Поэтому можем спокойно забить на них.

В чем отличие четвертичной структуры от третичной? Ну кроме того, что тут объединено несколько полипептидных цепей. А вот какое — у олигомерных белков есть не только активный центр, но и другой — аллостерический центр. К этому замку не подойдут лиганды от активного центра, у него есть свои собственные ключики

Это очень важно, нужно запомнить! Господи, я превращаюсь в препода…

Аллостерические центры в четвертичной структуре

Проведем аналогию с нашим домиком, только теперь их будет несколько. У каждого будет по главному и черному входу! Главный вход — активный центр, а черный ход — это аллостерический центр.  

Аллострические центры дают кое-что важное — регуляцию. Маленькая молекула, которая соединится с аллостерическим центром может остановить работу целого огромного белка

Круто? Получается, что размер не важен — не удержался.  

Но каким образом одна молекула останавливает работу целого белка? Очень просто — хотел бы я так сказать. Присоединение молекулы к мономеру изменяет его конформацию. А это ведет к тому, что мономер изменяет конформацию других мономеров — происходят конформационные изменения всей структуры белка. В результате этих изменений закрывается активный центр — лиганд не может к нему подойти. У всех этих изменений есть, как и всегда, свое название — кооперативный эффект.  

Кооперативный эффект

И опять я про дом, если открыть черный ход, то нельзя открыть главный вход, ну и наоборот. Не всегда регуляция работает в таком ключе: черный ход может, наоборот, открывать парадную дверь. Но сейчас это не суть, главное понять смысол. Кстати, на самом деле чаще одна субъединица несет на себе аллостерический центр, а другая активный. Я решил запихнуть все в одну — думаю, что так будет нагляднее.

Кроме этого, присоединение к активному центру также изменяет конформацию остальных мономеров, что приводит к облегченному присоединению лигандов. Хоть на картинке этого и не видно, но поверьте на слово!

Кооперативный эффект

Давайте заканчивать уже со строением. 

Лечение

Минимальное получение белка онкологическим пациентом должно составлять не менее одного полтора грамма килограмм собственного веса. Для пациентов с почечной недостаточностью – не более 1,2 граммов.

Так как у пациента с раковым заболеванием дефицит белка происходит из-за неадекватного потребления или потери белков, например, при эвакуации водных скоплений, невозможно купировать патологическое состояние увеличением объемов пищи.

В случае потери 5% веса при исходном индексе массы тела < 20, снижении общего белка влитре плазмы до60граммов, глобулина до30граммов при невозможности сбалансированного питания, необходимо срочно начать потреблять специализированные белковые смеси.

Если показатели еще хуже либо нет возможности питаться через рот, необходимо питание зондовое либо внутривенное.

Необходимо снизить токсичность лечения исимптоматической терапии. Однако невозможно улучшить качество жизни иускорить реабилитацию пациента с раковым заболеванием без качественной нутритивной поддержки.

В каких продуктах питания содержится белок?

Больше всего белка обнаруживается в мясных продуктах. В питании используется красное мясо (говядина, свинина, баранина и другие разновидности), мясо птиц (курица, утка, гусь). Эти виды мяса и продуктов, приготавливаемых на их основе, отличаются белковым составом и содержанием животного жира.

Субпродукты (печень, сердце, легкие, почки) также являются поставщиками белка, но необходимо помнить, что данные продукты содержат в себе много жира и холестерина.

Очень полезным в питании человека является белок рыб (морская, пресноводная), а также морепродукты. Рыба должна присутствовать в рационе здорового человека как минимум 2-3 раза в неделю. Разные виды рыб отличаются по содержанию белка. Например, в такой малобелковой рыбе, как мойва, содержится около 12% белка, в то время как содержание белка в тунце составляет около 20%. Морепродукты и рыба очень полезны, так как содержат фосфор, кальций, жирорастворимые витамины, йод.

Рыба содержит меньше соединительнотканных волокон, поэтому лучше переваривается, подходит для диетического питания. Рыбные продукты по сравнению с мясными, прошедшими аналогичную термическую обработку, являются менее калорийными, хотя создают ощущение сытости после их употребления.

Молоко и молочные продукты являются ценным источником полноценного белка. Особенное значение молочные продукты принимают в организации питания детей. Молочные продукты отличаются содержанием белка и жира. Больше всего белка в твороге и сыре. Молоко содержит белок, но его содержание в данном продукте уступает творогу, сыру.

Яйца содержат значительное количество белка. Здоровый человек должен употреблять не более 2-3 куриных яиц в неделю, включая приготовленные на их основе блюда, так как желток содержит значительное количество холестерина.

Источником растительного белка для человека являются многочисленные злаки, крупы и продукты, приготовленные на их основе. Хлеб, макаронные и другие изделия являются необходимыми компонентами в питании. Много растительного белка в крупах, но он менее полноценен по аминокислотному составу, поэтому в питании должны использоваться разнообразные крупяные изделия, так как каждые из них содержат немного различающийся набор аминокислот.

Растительный белок обязательно должен присутствовать в ежедневном рационе. Значительное содержание белка достигается в бобовых. Кроме того, важным является ещё одно свойство: бобовые культуры содержат много пищевых волокон, витаминов, мало жира.

Семена растений (семя подсолнечника), соя, различные виды орехов (фундук, грецкий, фисташки, арахис и другие) являются очень полезными белковыми продуктами. Помимо высокого содержания ценного белка данные продукты содержат значительное количество растительного жира, в котором отсутствует холестерин. Использование орехов и семян позволяет обогатить питание не только ценными белками, но и полиненасыщенными жирными кислотами, являющимися биологическими антагонистами холестерина.

Овощи и фрукты практически не содержат белок, но имеют весь набор витаминов, которые принимают участие во многих метаболических процессах, в том числе реакциях переваривания и синтеза белка.

Таким образом, рацион здорового и больного человека должен быть сбалансированным по всем пищевым нутриентам, в том числе по белку. Разнообразное питание способно обеспечить поступление всех необходимых аминокислот. Количество поступающего белка у здорового и больного человека в случае заболеваний должно строго регламентироваться врачом. 

Источники белка

Осознавая важность белков в человеческом организме, нужно правильном составлять рацион. Привожу примеры животных и растительных продуктов, которые обязательно должны быть на вашем столе

Животные белки

Белковые соединения животного происхождения получают из молока, яиц, разных сортов мяса или рыбы.

Продукт	Количество белка в граммах на 100 г
Яйца	12 г
Молочные продукты, кефир	3 г
Творог	16 г
Сыр	25 г
Свинина нежирная	16 г
Рыба	21 г
Курица	20 г

Растительные белки

В некоторых зерновых и бобовых присутствуют растительные белки, которые легче усваиваются и считаются более полезными.

Продукт	Количество белка в граммах на 100 г
Горох	23 г
Пшеница, гречка	12 г
Овес	11 г
Фасоль	22 г
Арахис	26 г
Кукуруза	8 г

Подробнее о белковых продуктах читайте здесь.

Какой белок лучше всего усваивается в человеческом организме

По поводу того, какой белок лучше, растительный или животный, часто идут споры. Однозначного ответа здесь нет. Вещества животного происхождения, как и растительного, важны для организма.

Но в последнее время специалисты стали поощрять растительные источники белковых соединений. В зерновых, бобовых отсутствуют насыщенные жиры и другие вещества, которые могут спровоцировать развитие сердечно-сосудистых заболеваний. Диетологи советуют есть больше растительного протеина, чтобы постепенно сформировать правильные пищевые привычки.

Отчасти такой подход верен. Я думаю, он объясняется именно составом продуктов животного происхождения. Вместе с протеинами в организм попадают и другие вещества, нежелательные жиры, способные вызвать болезни.

Также хочу сказать о том, что растительный белок имеет другую структуру, поэтому легче усваивается. В реалиях России с ее холодным климатом трудно двигаться в сторону вегетарианства.

Легкие цепи иммуноглобулина: κ – каппа, λ – лямбда

Иммуноглобулины синтезируются плазматическими клетками. Каждый иммуноглобулин основан на фрагменте, состоящем из двух идентичных тяжелых полипептидных цепей и двух идентичных легких полипептидных цепей, связанных дисульфидными связями.

Класс и подкласс иммуноглобулинов определяются их тяжелыми цепями. Есть два типа легких цепей иммуноглобулина: κ и λ. Оба варианта легкой цепи присутствуют в каждом классе иммуноглобулинов. Не было обнаружено функциональных различий между иммуноглобулинами с легкими цепями κ или λ. У человека соотношение κ варианты иммуноглобулина к варианту λ составляет 2: 1.

Около 10% легких цепей не связаны с тяжелыми цепями, они свободны. Свободные легкие цепи иммуноглобулина часто встречаются в виде димеров и полимеров. Поскольку антитела к свободным легким цепям часто не реагируют со своими димерными и полимерными формами.

Повышенные значения:

• миелома;
• бессимптомная моноклональная гаммапатия IgA;
• хронические заболевания печени – портальная гипертензия, гепатит;
• хронические инфекции – туберкулез, грибковые заболевания;
• аутоиммунные заболевания – красная волчанка, ревматоидный артрит;
• муковисцидоз, врожденная нейтропения, IgA-нефропатия.

Сниженные значения:

• повышенный метаболизм;
• иммуносупрессивная терапия.