Какие белки выполняют энергетическую функцию: Верны ли следующие утверждения о функциях белков в клетке? А. Белки выполняют основную энергетическую…

Функции белков в организме | Химия онлайн

Функции белков в природе универсальны. Белки входят в состав всех живых организмов. Мышцы, кости, покровные ткани, внутренние органы, хрящи, шерсть, кровь — все это белковые вещества.

Растения синтезируют белки из углекислого газа и воды за счет фотосинтеза. Животные организмы получают, в основном, готовые аминокислоты с пищей и на их базе строят белки своего организма.

Ни один из известных нам живых организмов не обходится без белков. Белки служат питательными веществами, они регулируют обмен веществ, исполняя роль ферментов – катализаторов обмена веществ, способствуют переносу кислорода по всему организму и его поглощению, играют важную роль в функционировании нервной системы, являются механической основой мышечного сокращения, участвуют в передаче генетической информации и т.д.

Видеофильм «Функции белков»

Разнообразные функции белков определяются a-аминокислотным составом и строением их высокоорганизованных макромолекул.

1. Каталитическая (ферментативная) функция

Каталитическая функция — одна из основных функций белков. Абсолютно все биохимические процессы в организме протекают в присутствии катализаторов – ферментов. Все известные ферменты представляют собой белковые молекулы.

Белки – это очень мощные катализаторы. Они ускоряют реакции в миллионы раз, причем для каждой реакции существует свой фермент.

В настоящее время известно свыше 2000 различных ферментов, которые являются биологическими катализаторами.

Например, фермент пепсин расщепляет белки в процессе пищеварения.

Даже такая простая реакция как гидратация углекислого газа катализируется ферментом карбоангидразой.

Ферменты катализируют реакции расщепления сложных молекул (катаболизм) и их синтеза (анаболизм), а также репликации ДНК и матричного синтеза РНК.

2. Транспортная функция 

Некоторые белки способны присоединять и переносить (транспортировать) различные вещества по крови от одного органа к другому и в пределах клетки.

Белки транспортируют липиды (липопротеиды), углеводы (гликопротеиды), ионы металлов (глобулины), кислород и углекислый газ (гемоглобин), некоторые витамины, гормоны и др.

Например, альбумины крови транспортируют липиды и высшие жирные кислоты (ВЖК), лекарственные вещества, билирубин.

Белок эритроцитов крови гемоглобин соединяется в легких с кислородом, превращаясь в оксигемоглобин. Достигая с током крови органов и тканей, оксигемоглобин расщепляется и отдает кислород, необходимый для обеспечения окислительных процессов в тканях.

Белок миоглобин запасает кислород в мышцах.

Специфические белки-переносчики обеспечивают проникновение минеральных веществ и витаминов через мембраны клеток и субклеточных структур.

3. Защитная функция 

Защитную функцию выполняют специфические белки (антитела — иммуноглобулины), которые вырабатываются иммунной системой организма. Они обеспечивают физическую, химическую и иммунную защиту организма путем связывания и обезвреживания веществ, поступающих в организм или появляющихся в результате жизнедеятельности бактерий и вирусов.

Например, белок плазмы крови фибриноген участвует в свертывании крови (образовывает сгусток). Это защищает организм от потери крови при ранениях.

Альбумины обезвреживают ядовитые вещества (ВЖК и билирубин) в крови.

Антитела, вырабатываемые лимфоцитами, блокируют чужеродные белки. Интерфероны — универсальные противовирусные белки.

Многие живые существа для обеспечения защиты выделяют белки, называемые токсинами, которые в большинстве случаев являются сильными ядами. В свою очередь, некоторые организмы способны вырабатывать антитоксины, которые подавляют действие этих ядов.

4. Сократительная (двигательная) функция

Важным признаком жизни является подвижность, в основе которой лежит данная функция белков, таких как актин и миозин – белки мышц. Кроме мышечных сокращений к этой функции относят изменение форм клеток и субклеточных частиц.

B результате взаимодействия белков происходит передвижение в пространстве, сокращение и расслабление сердца, движение других внутренних органов.

5. Структурная функция

Структурная функция — одна из важнейших функций белков. Белки играют большую роль в формировании всех клеточных структур.

Белки – это строительный материал клеток. Из них построены опорные, мышечные, покровные ткани.

Некоторые из них (коллаген соединительной ткани, кератин волос, ногтей, эластин стенок кровеносных сосудов, фиброин шелка и др.) выполняют почти исключительно структурную функцию.

Кератин синтезируется кожей. Волосы и ногти – это производные кожи.

В комплексе с липидами белки участвуют в построении мембран клеток и внутриклеточных образований.

6. Гормональная (регуляторная) функция 

Регуляторная функция присуща белкам-гормонам (регуляторам). Они регулируют различные физиологические процессы.

Например, наиболее известным гормоном является инсулин, регулирующий содержание глюкозы в крови. При недостатке инсулина в организме возникает заболевание, известное как сахарный диабет.

 Интересно знать!

В плазме некоторых антарктических рыб содержатся белки со свойствами антифриза, предохраняющие рыб от замерзания, а у ряда насекомых в местах прикрепления крыльев находится белок резилин, обладающий почти идеальной эластичностью. В одном из африканских растений синтезируется белок монеллин с очень сладким вкусом.

7. Питательная (запасная) функция

Питательная функция осуществляется резервными белками, которые запасаются в качестве источника энергии и вещества.

Например: казеин, яичный альбумин, белки яйца обеспечивают рост  и развитие плода, а белки молока служат источником питания для новорожденного.

8. Рецепторная (сигнальная) функция

Некоторые белки (белки-рецепторы), встроенные в клеточную мембрану, способны изменять свою структуру под воздействием внешней среды. Так происходит прием сигналов извне и передача информации в клетку.

Например, действие света на сетчатку глаза воспринимается фоторецептором родопсином.

Рецепторы, активизируемые низкомолекулярными веществами типа ацетилхолина, передают нервные импульсы в местах соединения нервных клеток.

 9. Энергетическая функция

Белки могут выполнять энергетическую функцию, являясь одним из источников энергии в клетке (после их гидролиза). Обычно белки расходуются на энергетические нужды в крайних случаях, когда исчерпаны запасы углеводов и жиров.

При полном расщеплении 1 г белка до конечных продуктов выделяется 17,6 кДж энергии. Но в качестве источника энергии белки используются крайне редко. Аминокислоты, высвобождающиеся при расщеплении белковых молекул, используются для построения новых белков.

Белки

2. Термины и определения \ КонсультантПлюс

2. Термины и определения

Белки — высокомолекулярные азотсодержащие биополимеры, состоящие из L-аминокислот. Выполняют пластическую, энергетическую, каталитическую, гормональную, регуляторную, защитную, транспортную, энергетическую и другие функции.

Величина основного обмена (ВОО) — минимальное количество энергии, необходимое для осуществления жизненно важных процессов, то есть затраты энергии на выполнение всех физиологических, биохимических процессов, на функционирование органов и систем организма в состоянии температурного комфорта (20 °C), полного физического и психического покоя натощак.

Витаминоподобные вещества — вещества животного и растительного происхождения с доказанной ролью в обмене веществ и энергии, сходные по своему физиологическому действию с витаминами.

Витамины — группа эссенциальных микронутриентов, участвующих в регуляции и ферментативном обеспечении большинства метаболических процессов.

Жиры (липиды) — сложные эфиры глицерина и высших жирных карбоновых кислот, являются важнейшими источниками энергии. До 95% всех липидов — простые нейтральные липиды (глицериды).

Макронутриенты — пищевые вещества (белки, жиры и углеводы), необходимые человеку в количествах, измеряемых граммами, обеспечивают пластические, энергетические и иные потребности организма.

Микронутриенты — пищевые вещества (витамины, минеральные вещества и микроэлементы), которые содержатся в пище в очень малых количествах — миллиграммах или микрограммах. Они не являются источниками энергии, но участвуют в усвоении пищи, регуляции функций, осуществлении процессов роста, адаптации и развития организма.

Минорные и биологически активные вещества пищи с установленным физиологическим действием — природные вещества пищи установленной химической структуры, присутствуют в ней в миллиграммах и микрограммах, играют важную и доказанную роль в адаптационных реакциях организма, поддержании здоровья, но не являются эссенциальными пищевыми веществами.

Незаменимые (эссенциальные) пищевые вещества — не образуются в организме человека и обязательно поступают с пищей для обеспечения его жизнедеятельности. Их дефицит в питании приводит к развитию патологических состояний.

Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах — усредненная величина необходимого поступления пищевых и биологически активных веществ, обеспечивающая оптимальную реализацию физиолого-биохимических процессов, закрепленных в генотипе человека.

Пищевые волокна — высокомолекулярные углеводы (целлюлоза, пектины и другое, в т.ч. некоторые резистентные к амилазе виды крахмалов) главным образом растительной природы, устойчивы к перевариванию и усвоению в желудочно-кишечном тракте.

Рекомендуемый уровень адекватного потребления — уровень суточного потребления пищевых и биологически активных веществ, установленный на основании расчетных или экспериментально определенных величин, или оценок потребления пищевых и биологически активных веществ группой/группами практически здоровых людей.

Углеводы — полиатомные альдегидо- и кетоспирты, простые (моносахариды и дисахариды), сложные (олигосахариды, полисахариды), являются основными источниками энергии для человека. Некоторые углеводы, в частности аминосахара, входят в состав гликопротеидов.

Физиологическая потребность в энергии и пищевых веществах — это необходимая совокупность алиментарных факторов для поддержания динамического равновесия между человеком как сформировавшимся в процессе эволюции биологическим видом и окружающей средой, направленная на обеспечение жизнедеятельности, сохранения и воспроизводства вида и поддержания адаптационного потенциала.

Фосфолипиды — эфиры спиртов (глицерина, сфингозина), жирных кислот, фосфорной кислоты, содержат азотистые основания (холин, этаноламин, остатки аминокислот, углеводные фрагменты), составляют основной класс мембранных липидов.

Энергетический баланс — равновесное состояние между поступающей с пищей энергией и ее затратами на все виды физической активности, на поддержание основного обмена, роста, развития и дополнительными затратами у женщин при беременности и грудном вскармливании.

Энерготраты суточные — сумма суточных энерготрат организма, состоящая из энерготрат основного обмена, затрат энергии на физическую активность, специфическое динамическое действие пищи (пищевой термогенез), холодовой термогенез, рост и формирование тканей у детей и дополнительных затрат энергии у беременных и кормящих грудью женщин.

6.3: Функции белка — Медицина LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Цели обучения

• Описать различные функции белка в организме.

Белки строят мышцы и все ткани тела. Белки играют решающую роль в обеспечении структуры практически всех тканей организма. У некоторых белков есть другая «работа». Другими словами, они не являются частью структуры тела, но выполняют определенные задачи, такие как действие в качестве переносчика антител, ферментов и т. д. Вы уже узнали о некоторых из этих важных белков. Когда вы узнали о диабете, вы изучали гормоны инсулин и глюкагон. Это примеры двух белковых молекул, которые действуют как гормоны с очень специфическими и важными «работами» в отношении метаболизма углеводов.

Ферменты

Некоторые белки функционируют как ферменты. Ферменты – это белки, которые проводят определенные химические реакции. Задача фермента состоит в том, чтобы обеспечить место для химической реакции и снизить количество энергии и время, необходимое для протекания этой химической реакции (рис. \(\PageIndex{1}\)). Вот почему ферменты иногда называют катализаторами. В среднем каждую секунду в клетках происходит более ста химических реакций, и для большинства из них требуются ферменты. Одна только печень содержит более тысячи ферментных систем. Ферменты специфичны и будут использовать только определенные субстраты (или вещества на рисунке \(\PageIndex{1}\)), которые подходят к их активному сайту, подобно тому, как замок можно открыть только с помощью определенного ключа. Почти каждая химическая реакция требует определенного фермента. К счастью, фермент может выполнять свою роль катализатора снова и снова, хотя в конечном итоге он разрушается и восстанавливается. Все функции организма, включая расщепление питательных веществ в желудке и тонком кишечнике, преобразование питательных веществ в молекулы, которые клетка может использовать, и построение всех макромолекул, включая сам белок, включают ферменты.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Ферменты — это белки. Работа фермента состоит в том, чтобы предоставить веществам место для химической реакции и образования продукта, а также уменьшить количество энергии и время, необходимое для этого. (CC BY-NC-SA 4.0; LibreTexts An Introduction to Nutrition (Zimmerman))

Гормоны

Белки отвечают за синтез гормонов. Гормоны — это химические мессенджеры, которые вырабатываются в одной части тела, а затем переносятся кровью в другую часть тела. Когда гормон попадает в целевую ткань/часть тела, он передает сообщение, чтобы инициировать специфическую реакцию или клеточный процесс. Например, после еды уровень глюкозы в крови повышается. В ответ на повышение уровня глюкозы в крови поджелудочная железа выделяет гормон инсулин. Инсулин сообщает клеткам организма, что глюкоза доступна, и что они могут брать ее из крови и хранить или использовать для производства энергии или построения макромолекул. Основная функция гормонов — включать и выключать ферменты, поэтому некоторые белки могут даже регулировать действие других белков. Хотя не все гормоны состоят из белков, многие из них. Другие примеры гормонов, полученных из белков, включают глюкагон, мелатонин и гормон щитовидной железы.

Жидкостный и электролитный баланс

Правильное потребление белка позволяет основным биологическим процессам в организме поддерживать статус-кво в изменяющихся условиях. Баланс жидкости относится к поддержанию распределения воды в организме. Если слишком много воды из крови внезапно перемещается в ткани, это приводит к отеку и, возможно, к гибели клеток. Вода всегда течет из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией (вы можете найти дополнительную информацию об этих понятиях и изображениях, которые рассматривают понятия в главе 7). В результате вода движется к областям с более высокой концентрацией других растворенных веществ, таких как белки и глюкоза. Белки притягивают жидкость, поэтому для равномерного распределения воды между кровью и клетками белки постоянно циркулируют в высокой концентрации в крови. Когда потребление белка недостаточно, это может вызвать отек (припухлость). Наиболее распространенным белком в крови является альбумин. Присутствие альбумина в крови делает концентрацию белка в крови близкой к таковой в клетках. Следовательно, обмен жидкостью между кровью и клетками не является экстремальным, а сводится к минимуму для сохранения статус-кво. Транспортные белки (обсуждаемые ниже) в клеточной мембране помогают поддерживать надлежащий баланс электролитов (например, натрия и калия) внутри и снаружи клетки.

Кислотно-щелочной баланс (pH)

Белок также необходим для поддержания надлежащего баланса pH (показатель того, насколько кислым или щелочным является вещество) в крови. Шкала рН колеблется от 0 (сильнокислотный) до 14 (сильноосновной/щелочной). pH крови поддерживается между 7,35 и 7,45, что является слегка щелочным. Если кровь становится слишком кислой (состояние, известное как ацидоз), это означает, что уровень водорода (H ⁺ ) в крови избыточен. Если кровь становится слишком щелочной/щелочной (состояние, известное как алкалоз), это означает, что уровень H ⁺ в крови дефицит. Даже незначительное изменение рН крови может повлиять на функции организма. Два примера этого включают:

• Когда белки подвергаются воздействию кислот или оснований, белки меняют форму и перестают функционировать должным образом. Этот процесс раскручивания белков и потери их формы и функции известен как денатурация. Денатурация белков также происходит при воздействии тепла, тяжелых металлов, алкоголя и других повреждающих веществ.
• В главе 4 вы узнали, что кислая кровь (из-за кетоацидоза) может привести к коме и/или смерти в крайних случаях.

В организме есть несколько систем, поддерживающих рН крови в пределах нормы для предотвращения проблем. Некоторые белки действуют как буферы и выделяют водород (H ⁺ ) в кровь, если она становится слишком щелочной. Белки также могут забирать водород из крови, если она становится слишком кислой. Высвобождая и забирая водород, когда это необходимо, белки поддерживают кислотно-щелочной баланс и удерживают рН крови в пределах нормы.

Транспорт

Белки также играют роль в транспорте питательных веществ. Клеточная мембрана обычно непроницаема для крупных молекул. Чтобы доставлять в клетку необходимые питательные вещества и молекулы, в клеточной мембране существует множество транспортных белков. Некоторые из этих белков действуют как каналы, позволяющие определенным молекулам входить и выходить из клеток. Другие действуют как такси с односторонним движением и требуют энергии для работы (рис. \(\PageIndex{2}\)).

Рисунок \(\PageIndex{2}\): Молекулы перемещаются в клетки и из них с помощью транспортных белков, которые являются либо каналами, либо переносчиками. Облегченная диффузия в клеточной мембране, демонстрирующая ионные каналы (слева) и белки-переносчики (три справа). (CC0; автор: LadyofHats через Wikimedia Commons)
.

Антитела

Наша иммунная система предназначена для атаки и уничтожения чужеродных веществ. Когда чужеродное вещество атакует организм, иммунная система вырабатывает антитела (Рисунок \(\PageIndex{3}\)) для защиты от него. Антитела — это специальные белки, которые распознают уникальную молекулу вредоносных бактерий и вирусов, известную как антиген. Антитела связываются с антигеном и разрушают его. Антитела также запускают другие факторы иммунной системы для поиска и уничтожения нежелательных злоумышленников.

Рисунок \(\PageIndex{3}\): Антитела представляют собой белки, которые окружают и атакуют чужеродные вещества, прикрепляясь к антигенам на поверхности чужеродного вещества. Каждое антитело связывается с определенным антигеном; взаимодействие, подобное замку и ключу. (общественное достояние; Фвасконселлос через Wikimedia Commons)

Заживление ран, регенерация тканей и функция нервов

Белки участвуют во всех аспектах заживления ран, процесса, который проходит в три этапа: воспаление, пролиферация и ремоделирование. Например, если вы получите небольшой порез, ваша кожа станет красной и воспаленной. Процесс заживления начинается с белков, таких как брадикинин, которые расширяют кровеносные сосуды в месте повреждения. Дополнительный белок, называемый фибрином, помогает защитить тромбоциты, которые образуют сгусток, чтобы остановить кровотечение. Затем, в фазе пролиферации, клетки перемещаются внутрь и восстанавливают поврежденную ткань, устанавливая новообразованные коллагеновые (белковые) волокна. Коллагеновые волокна помогают сблизить края раны. В фазе ремоделирования откладывается больше коллагена, образуя рубец. Рубцовая ткань лишь примерно на 80 процентов функционирует так же, как нормальная неповрежденная ткань. Если в рационе недостаточно белка, процесс заживления ран заметно замедляется.

В то время как заживление раны происходит только после получения травмы, в организме происходит другой процесс, называемый регенерацией тканей. При регенерации ткани создается точная структурная и функциональная копия старой ткани. В конечном итоге старая ткань заменяется совершенно новой, полностью функциональной тканью. Клетки постоянно разрушаются, ремонтируются и заменяются. Когда белки в клетках разрушаются, аминокислоты перерабатываются в новые белки. Некоторые клетки (такие как кожа, волосы, ногти и клетки кишечника) имеют очень высокую скорость регенерации, в то время как другие (такие как клетки сердечной мышцы и нервные клетки) не регенерируют на сколько-нибудь заметном уровне. Регенерация тканей — это создание новых клеток (клеточное деление), для которого требуется множество различных белков, включая ферменты, транспортные белки, гормоны и коллаген. Клетки, выстилающие кишечник, регенерируют каждые три-пять дней. Диеты с недостаточным содержанием белка ухудшают регенерацию тканей, вызывая множество проблем со здоровьем, включая нарушение переваривания и всасывания питательных веществ.

Аминокислоты можно использовать для производства нейротрансмиттеров (например, адреналина), которые передают сообщения от одной нервной клетки к другой.

Источник энергии

Некоторые аминокислоты в белках можно разобрать и использовать для получения энергии. У здоровых людей белок мало способствует удовлетворению энергетических потребностей. Если рацион человека не содержит достаточного количества углеводов и жиров, его организм будет использовать аминокислоты для производства энергии. Когда белки необходимы для получения энергии, они берутся из крови и тканей организма (например, мышц). Чтобы использовать белки для получения энергии, требуется дезаминирование. Дезаминирование — это процесс, при котором аминогруппа удаляется из аминокислоты, а азот транспортируется в почки для выведения. Остальные компоненты метаболизируются для получения энергии. Чтобы защитить ткани нашего тела от разрушения для получения энергии, важно потреблять достаточное количество жиров и углеводов. Также важно отметить, что наш организм не может хранить избыток белка. Избыточное потребление белка приводит к выделению азота; остальные компоненты используются для получения энергии или превращаются в жир для последующего использования.

Ключевые выводы

• Белки выполняют множество функций, в том числе: действуют как ферменты и гормоны, поддерживают надлежащий баланс жидкости и кислотно-щелочного баланса, обеспечивают транспорт питательных веществ, вырабатывают антитела, способствуют заживлению ран и регенерации тканей, а также обеспечивают энергию, когда углеводы и жиры прием недостаточный.
• Без достаточного потребления белка, содержащего все незаменимые аминокислоты, функции белка будут нарушены.

6.3: Functions of Protein распространяется под лицензией CC BY-NC-SA 3.0 и был создан, изменен и/или курирован LibreTexts.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Лицензия

   CC BY-NC-SA

   Версия лицензии

   3,0

   Показать оглавление

   да

2. Теги

   1. антитела
   2. ферменты
   3. источник[1]-med-493

6 Основные функции белков | Здоровое питание

Эллен Суонсон Topness Обновлено 20 декабря 2018 г.

Белок — это важное вещество, которое содержится в каждой клетке человеческого тела. На самом деле, за исключением воды, белок является самым распространенным веществом в вашем теле. Этот белок вырабатывается вашим телом с использованием пищевого белка, который вы потребляете. Он используется во многих жизненно важных процессах и поэтому нуждается в постоянной замене. Вы можете добиться этого, регулярно потребляя продукты, содержащие белок.

Ремонт и техническое обслуживание

Белок называют строительным материалом тела. Это называется так, потому что белок жизненно важен для поддержания тканей тела, включая развитие и восстановление. Волосы, кожа, глаза, мышцы и органы сделаны из белка. Вот почему детям нужно больше белка на фунт массы тела, чем взрослым; они растут и развивают новую белковую ткань.

Энергия

Белок является основным источником энергии. Если вы потребляете больше белка, чем вам нужно для поддержания тканей тела и других необходимых функций, ваше тело будет использовать его для получения энергии. Если он не нужен из-за достаточного потребления других источников энергии, таких как углеводы, белок будет использоваться для создания жира и станет частью жировых клеток.

Гормоны

Белки участвуют в создании некоторых гормонов. Эти вещества помогают контролировать функции организма, которые предполагают взаимодействие нескольких органов. Инсулин, небольшой белок, является примером гормона, который регулирует уровень сахара в крови. Он включает взаимодействие таких органов, как поджелудочная железа и печень. Секретин — еще один пример белкового гормона. Это вещество помогает в процессе пищеварения, стимулируя поджелудочную железу и кишечник к выработке необходимых пищеварительных соков.

Ферменты

Ферменты — это белки, которые увеличивают скорость химических реакций в организме. Фактически, большинство необходимых химических реакций в организме не могли бы эффективно протекать без ферментов. Например, один тип фермента помогает расщеплять большие молекулы белков, углеводов и жиров на более мелкие молекулы, а другой способствует созданию ДНК.

Транспортировка и хранение молекул

Белок является основным элементом в транспортировке определенных молекул. Например, гемоглобин — это белок, который переносит кислород по всему телу. Белок также иногда используется для хранения определенных молекул. Ферритин является примером белка, который соединяется с железом для хранения в печени.

Антитела

Белок образует антитела, которые помогают предотвратить инфекции, заболевания и заболевания. Эти белки идентифицируют и помогают уничтожить антигены, такие как бактерии и вирусы. Они часто работают в сочетании с другими клетками иммунной системы. Например, эти антитела идентифицируют антигены, а затем окружают их, чтобы удерживать их до тех пор, пока они не будут уничтожены лейкоцитами.

Ссылки

• Расширение сотрудничества штата Оклахома: белок и тело
• Министерство энергетики США, Ньютон, Спросите ученого: функция белка
• Центры по контролю заболеваний: основы питания, белок
• Биотопика: гормоны и эндокринная система
• Медицинский словарь: секретин

Writer Bio

Эллен Топнесс был консультантом в области психического здоровья более 25 лет.