Модуль 1. Белки

1.1 Методические указания по работе с модулем

Вам потребуется около 3 часов для изучения этого модуля.

По завершению освоения этого модуля Вы должны знать.

1. Что такое белки и их физиологические функции в организме.

2. Какое последствие имеет белково-каллорийная недостаточность.

3. Что такое аминокислоты, аминокислотный скор и «идеальный» белок.

4. Как различаются по аминокислотному составу белки пищевого сырья.

5. Перечислить функциональные свойства белков.

Приступая к освоению этого модуля, Вы должны помнить, что только самостоятельная работа с модулем позволит Вам приобрести умения и навыки, приведенные ниже. Для того, чтобы быстрее и качественнее освоить модуль, Вам предложен словарь основных понятий модуля, опорный конспект, вопросы для самопроверки с ответами и итоговый тест который оценивает преподаватель.

1.2 Словарь основных понятий модуля

Белки или протеины – высокомолекулярные азоторганические соединения, молекулы которых построены из остатков аминокислот.

Аминокислоты – полифункциональные соединения, содержащие несколько функциональных групп (NH₂ -, COOH- группы и углеводородный радикал R – разнообразного химического строения), способные реагировать друг с другом, с образованием пептидной (амидной) связи.

Протеиногенные аминокислоты – это кислоты, которые участвуют в биосинтезе белковых молекул.

Эссенциальные (незаменимые) аминокислоты – это кислоты, которые синтезируются только растениями, и не синтезируются организмом человека и животных, и должны поступать с пищей.

Аминокислотный скор – это соотношение содержания незаменимой аминокислоты в 100 г исследуемого белка, к ее количеству в эталонном белке.

Первая лимитирующая аминокислота – это аминокислота, скор которой имеет наименьшее значение.

Биологическая ценность – это показатель качества пищевого белка, обеспечивающий организм человека аминокислотами для синтеза белка.

Денатурация – это процесс, при котором происходит разрушение четвертичной, третичной и вторичной структур белковой молекулы.

Меланоидинообразование (реакция Майяра) – это реакция между NH₂ - группой аминокислот и гликозидными гидроксидами сахаров.

Деструкция – это процесс, протекающий при t-100-120⁰С и приводящий к разрушению макромолекул белка, с очищением функциональных групп, расщеплением некоторых связей и образованием сероводорода, аммиака, СО₂ и ряда других соединений небелковой природы.

Изомерация аминокислот – это группа реакций, протекающих при температуре около 200⁰С в щелочной среде, при этом L – аминокислота переходит в D – форму.

Квашиоркор – это синдром, который развивается в результате недостаточного поступления белка с пищей, приводящий к снижению синтеза клеточных белков и пищевых растительных ферментов.

Пищевая аллергия - (греч. Alles другой + ergon действие) – повышенная чувствительность организма к воздействию некоторых пищевых продуктов, называемых аллергенами.

1.3 Теоретическая часть модуля.

1.3.1 Белки и их функции в организме

Белки или протеины — высокомолекулярные азотсодержащие орга­нические соединения, молекулы которых построены из остатков амино­кислот. Названием белки (или белковые вещества) принято обозначать класс соединений, которые по аналогии с белком куриного яйца при кипячении (денатурации) приобретают бе­лый цвет.

В природе существует примерно от 10¹⁰ до 10¹² различных белков, со­ставляющих основу 1,2x10⁶ видов живых организмов, начиная от виру­сов и заканчивая человеком. Огромное разнообразие белков обусловле­но способностью 20 протеиногенных a-аминокислот взаимодействовать друг с другом с образованием полимерных молекул с молекулярной мас­сой от 5 тыс до 1 млн и более дальтон¹. К примеру, включение в состав белка остатков только 15 аминокислот приводит к получению приблизи­тельно 1,3х10¹² изомеров.

Каждый вид живых организмов характеризуется индивидуальным набором белков, определяемым наследственной информацией, закоди­рованной в ДНК. Информация о линейной последовательности нуклеотидов ДНК переписывается в линейную последовательность аминокис­лотных остатков, которая, в свою очередь, обеспечивает самопроизволь­ное формирование трехмерной устойчивой структуры индивидуального белка. Расположение белковых молекул в пространстве определяет их биологические функции, главными из которых являются структурная (ке­ратин волос, ногтей, коллаген соединительной ткани, эластин, муцины слизистых выделений), каталитическая (ферменты), транспортная (ге­моглобин, миоглобин, альбумины сыворотки), защитная (антитела, фиб­риноген крови), сократительная (актин, миозин мышечной ткани), гор­мональная (инсулин поджелудочной железы, гормон роста, гастрин же­лудка) и резервная (овальбумин яйца, казеин молока, ферритин селезен­ки).

Резервная, или питательная, функция заключается в использовании белков в качестве источника аминокислот, расходующихся на синтез бел­ков и других активных соединений, регулирующих процессы обмена, например, в развивающемся плоде или проростках растений. Подобно­го рода белки откладываются про запас в процессах созревания семян и жизнедеятельности животных. Поэтому их еще называют запасными. Запасные белки растительного происхождения в соответствии с класси­фикацией Осборна относятся к классам проламинов (глиадин пшени­цы, гордеин ячменя, зеин кукурузы) и глютелинов (оризенин риса, глютенин пшеницы). Такие белки достаточно широко распространены в при­роде и в относительно большом количестве входят в состав пищи и кор­мов животных.

Белковые вещества участвуют в осуществлении множества и других важнейших процессов в организме, таких, например, как возбудимость, координация движений, дифференцировка клеток. Учитывая то, что бел­ки составляют значительную часть сухого вещества не только живых орга­низмов, но и продуктов питания, а также то, что они наделены рядом специфических свойств и функций, которые не являются характерными для других классов соединений, определение состава и структурно-фун­кциональной организации полипептидов заключает в себе ответ на ре­шение многих важнейших проблем не только в биологии и медицине, но и в производстве, хранении и потреблении пищевых изделий.

Белки в питании человека занимают особое место. Они выполняют ряд специфических функций, свойственных только живой материи. Бел­ковые вещества наделяют организм пластическими свойствами, заклю­чающимися в построении структур субклеточных включений (рибосом, митохондрий и т. д.), и обеспечивают обмен между организмом и окру­жающей внешней средой. В обмене веществ участвуют, как структурные белки клеток и тканей, так и ферментные и гормональные системы. Бел­ки координируют и регулируют все то многообразие химических превра­щений в организме, которое обеспечивает функционирование его как единого целого.