Протеин: белки, их роль и значение¶

Протеин (от греч. πρωτεῖος — первичный, главный) — это обобщённое название группы высокомолекулярных органических веществ, состоящих из аминокислот, соединённых пептидными связями. Термин «протеин» является синонимом научного понятия «белок» и чаще используется в контексте питания и спорта, тогда как в биохимии и молекулярной биологии преобладает слово «белок». Молекулы протеинов выполняют в живых организмах структурную, каталитическую, транспортную, защитную, регуляторную и сигнальную функции, участвуют в сокращении мышц, переносе кислорода, иммунном ответе и многих других процессах.

¶Строение и классификация

Протеины построены из 20 основных аминокислот, соединённых амидной (пептидной) связью. Порядок аминокислот в цепи определяет первичную структуру белка; сворачивание цепи формирует вторичную (α-спирали, β-слои), третичную и, для некоторых белков, четвертичную структуру. По форме молекулы протеины делятся на:

• Фибриллярные (волокнистые) — вытянутые молекулы, устойчивые к растворению: коллаген, кератин, миозин.
• Глобулярные — сферические молекулы, растворимые в воде: альбумины, глобулины, ферменты.
• Мембранные — встроены в клеточные мембраны.

По химическому составу различают простые белки (только аминокислоты) и сложные (простые белки плюс небелковая часть — липиды, углеводы, ионы металлов).

¶Биологические функции

• Структурная — коллаген и эластин формируют соединительную ткань, кератин — кожу, волосы, ногти.
• Каталитическая — ферменты (амилаза, липаза, ДНК-полимераза) ускоряют биохимические реакции.
• Транспортная — гемоглобин переносит кислород, альбумин — жирные кислоты и лекарственные вещества.
• Защитная — иммуноглобулины (антитела) распознают и обезвреживают чужеродные агенты; фибриноген участвует в свёртывании крови.
• Регуляторная — гормоны пептидной природы (инсулин, гормон роста) регулируют обмен веществ.
• Моторная — актин и миозин обеспечивают сокращение мышц.

¶Протеин в питании человека

В организм человека протеины поступают с пищей и расщепляются в желудочно-кишечном тракте до аминокислот, которые затем используются для синтеза собственных белков, производства ферментов и гормонов, восстановления тканей. Незаменимыми (эссенциальными) являются 8 аминокислот для взрослых и 9 — для детей (истинная незаменимая аминокислота — гистидин). Организм не способен синтезировать их самостоятельно, поэтому они должны регулярно поступать с пищей.

¶Источники протеина

Животные источники (мясо, рыба, птица, яйца, молочные продукты) считаются полноценными: они содержат все незаменимые аминокислоты в сбалансированном соотношении. Растительные источники (бобовые, злаки, орехи, соя) часто ограничены по отдельным аминокислотам, но сочетание разных растительных продуктов (например, бобовых и злаков) позволяет получить полноценный аминокислотный профиль. Соя — одно из немногих растительных белков, приближённых по качеству к животным.

¶Суточная норма

Рекомендуемая норма потребления белка для взрослого человека составляет около 0,8–1,0 г на кг массы тела в сутки. Для спортсменов, людей, занимающихся тяжёлым физическим трудом, беременных и кормящих женщин, а также в пожилом возрасте потребность возрастает до 1,2–2,0 г/кг. Хронический дефицит протеина приводит к нарушению синтеза тканей, снижению иммунитета, отёкам (алиментарная дистрофия, квашиоркор); избыток, особенно при нарушении функции почек, может увеличивать нагрузку на выделительную систему.

¶Спортивное питание

В спорте и бодибилдинге термин «протеин» чаще всего обозначает порошковые добавки — концентраты, изоляты и гидролизаты сывороточного, казеинового, яичного, мясного или растительного (горохового, конопляного, соевого) белка. Они используются для удобного доведения суточной нормы белка до нужного уровня, особенно при повышенных физических нагрузках. Наиболее изученными являются сывороточный протеин (быстрый, высокая биологическая ценность) и казеин (медленный, длительное высвобождение аминокислот).

¶Протеин в биотехнологии

Рекомбинантные белки, получаемые с помощью генно-инженерных методов, применяются в медицине и промышленности. Ключевые примеры — инсулин (производство с 1982 года), эритропоэтин, интерфероны, свёртывающие факторы крови. Технологии синтеза белков используются также в создании ферментов для пищевой и химической промышленности.

¶История

Термин «протеин» ввёл в 1838 году нидерландский химик Герард Мюлдер, работавший совместно с Йонсом Якобом Берцелиусом. Мюлдер изучал состав альбумина крови и предположил, что эти вещества являются основой живой материи. В 1839 году голландский физиолог Мюлдер и химик Берцелиус ввели название «протеин» (от греч. protos — первый). В 1950-х годах Фредерик Сенгер определил аминокислотную последовательность инсулина, что заложило основы современной биохимии белков.

¶Источники

• Биохимия: учебник / под ред. В. П. Скулачёва. — М.: Изд-во МГУ.
• Nelson D. L., Cox M. M. Lehninger Principles of Biochemistry.
• Рекомендованные нормы потребления пищевых веществ и энергии для населения РФ (утв. Минздравом России).
• Мачехин Ю. А. Пищевая ценность белков.