Rola fizjologiczna i funkcje biologiczne białek. Fizjologiczna rola białek. Najważniejsze grupy peptydów i ich rola fizjologiczna
Białka są złożonymi związkami organicznymi zbudowanymi z aminokwasów. Cząsteczki białka zawierają azot, węgiel, wodór i kilka innych substancji. Aminokwasy charakteryzują się obecnością grupy aminowej (NH2).
Białka różnią się między sobą zawartością różnych aminokwasów. Pod tym względem białka mają specyficzność, to znaczy pełnią różne funkcje. Białka zwierząt różnych gatunków, różnych osobników tego samego gatunku, a także białka różnych narządów i tkanek tego samego organizmu różnią się od siebie. Specyfika białek pozwala na ich wprowadzenie do organizmu jedynie poprzez narządy trawienne, gdzie ulegają rozkładowi na aminokwasy i w tej postaci wchłaniane są do krwi. W tkankach charakterystyczne dla tych tkanek białka powstają z aminokwasów dostarczanych przez krew. Białka są głównym materiałem, z którego zbudowane są komórki organizmu (Abramova T. 1994)
Funkcje białek są niezwykle różnorodne. Każde białko, jako substancja o określonej budowie chemicznej, pełni jedną wysoce wyspecjalizowaną funkcję, a tylko w niektórych przypadkach kilka, zwykle powiązanych ze sobą funkcji. O jednej z centralnych funkcji, ich udziale w zdecydowanej większości przemian chemicznych jako enzymy lub najważniejszy składnik enzymów. Enzymy w przeważającej części zapewniają zachodzenie procesów niezbędnych do życia w niskich temperaturach i pH zbliżonym do obojętnego.
Największą grupą funkcjonalną białek są enzymy. Każdy enzym jest w takim czy innym stopniu specyficzny, tj. funkcjonalnie przystosowane do określonego podłoża, czasem do określonego rodzaju wiązań chemicznych. Pod wpływem różnych wpływów struktura cząsteczki białka może się zmienić, a co za tym idzie, zmienia się także aktywność enzymu. Przykładowo istnieje zależność szybkości reakcji enzymatycznej od zmian temperatury i pH.
Niektóre cząsteczki biologiczne mają zdolność przyspieszania lub hamowania (od łac. inhibere – powstrzymywać, zatrzymywać), czyli tłumienia aktywności enzymów – jest to jeden ze sposobów regulacji reakcji enzymatycznych. (Komov V.P. 2004)
Białka to struktury chemiczne będące liniowymi sekwencjami aminokwasów utworzonymi w wyniku szeregu reakcji kondensacji z udziałem grup α-karboksylowych i α-aminowych sąsiadujących aminokwasów. Wiązania powstałe w wyniku tych reakcji nazywane są wiązaniami peptydowymi. Dwa aminokwasy tworzą dipeptyd, a dłuższe łańcuchy tworzą polipeptydy. Każdy łańcuch polipeptydowy ma jeden koniec aminowy i jeden koniec karboksylowy, które mogą tworzyć kolejne wiązania peptydowe z innymi aminokwasami. Wiele białek składa się z więcej niż jednego łańcucha polipeptydowego, z których każdy tworzy podjednostkę. Kolejność, w jakiej aminokwasy są ułożone w łańcuchu, jest określana podczas syntezy białek przez sekwencję zasad nukleotydowych w konkretnym DNA zawierającym informację genetyczną związaną z tym białkiem. Sekwencja aminokwasów określa ostateczną strukturę, ponieważ łańcuchy boczne składnika aminokwasowego przyciągają, odpychają lub fizycznie zakłócają się nawzajem, co „zmusza” cząsteczkę do zwinięcia się do ostatecznej formy. Podstawową strukturą białka jest specyficzna sekwencja aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym oraz ich skład ilościowy i jakościowy. Sekwencja aminokwasów w poszczególnych białkach jest genetycznie ustalona i determinuje specyfikę osobniczą i gatunkową białka. Odszyfrowanie pierwotnej struktury białka ma ogromne znaczenie praktyczne, otwiera bowiem możliwość jego syntezy w laboratorium. Dzięki rozszyfrowaniu struktury hormonu insuliny i immunoglobuliny białka te otrzymywane są syntetycznie i znajdują szerokie zastosowanie w medycynie. Badanie pierwotnej struktury hemoglobiny pozwoliło zidentyfikować zmiany w jej strukturze u osób z niektórymi chorobami. Obecnie rozszyfrowano pierwotną strukturę ponad 1000 białek, w tym enzymów rybonukleazy, karboksypeptydazy, mioglobiny, cytochromu b i wielu innych.
Drugorzędową strukturą białka jest przestrzenne rozmieszczenie łańcucha polipeptydowego. Istnieją trzy typy struktury wtórnej: helisa a, helisa warstwowa (lub helisa B) i helisa kolagenowa.
Kiedy tworzy się α-helisa, łańcuch polipeptydowy skręca się spiralnie dzięki wiązaniom wodorowym w taki sposób, że zwoje łańcucha peptydowego okresowo się powtarzają. Tworzy to zwartą i trwałą strukturę łańcucha polipeptydowego białka.
Warstwowa struktura białka składa się z liniowych łańcuchów polipeptydowych ułożonych równolegle i ściśle połączonych wiązaniami wodorowymi. Struktura ta jest podstawą białek fibrylarnych.
Helisę kolagenową białka wyróżnia bardziej złożony układ łańcuchów polipeptydowych. Poszczególne łańcuchy są spiralne i skręcone wokół siebie, tworząc superhelisę. Taka struktura jest charakterystyczna dla kolagenu. Spirala kolagenowa ma wysoką elastyczność i wytrzymałość stalowej nici. („Podstawy biochemii” 1986)
Struktura trzeciorzędowa Ogólny układ, wzajemne rozmieszczenie różnych regionów, domen i poszczególnych reszt aminokwasowych pojedynczego łańcucha polipeptydowego nazywa się strukturą trzeciorzędową danego białka. Nie da się wytyczyć wyraźnej granicy pomiędzy strukturą drugorzędową i trzeciorzędową, jednakże przez strukturę trzeciorzędową rozumie się relacje steryczne pomiędzy resztami aminokwasów, które są daleko od siebie w łańcuchu. Struktura czwartorzędowa: Jeśli białka składają się z dwóch lub więcej łańcuchów polipeptydowych połączonych ze sobą wiązaniami niekowalencyjnymi (nie peptydowymi ani dwusiarczkowymi), wówczas mówi się, że mają strukturę czwartorzędową. Takie agregaty są stabilizowane przez wiązania wodorowe i oddziaływania elektrostatyczne pomiędzy resztami znajdującymi się na powierzchni łańcuchów polipeptydowych. Takie białka nazywane są oligomerami, a poszczególne łańcuchy polipeptydowe, które je tworzą, nazywane są protomerami, monomerami lub podjednostkami.
Wiele białek oligomerycznych zawiera dwa lub cztery protomery i nazywane są odpowiednio dimerami lub tetramerami. Oligomery zawierające więcej niż cztery protomery są dość powszechne, zwłaszcza wśród białek regulatorowych (na przykład transkarbamoilazy). Białka oligomeryczne odgrywają szczególną rolę w regulacji wewnątrzkomórkowej: ich protomery mogą nieznacznie zmieniać swoją wzajemną orientację, co prowadzi do zmian we właściwościach oligomeru.
Strukturalna funkcja białek lub funkcja plastyczna białek polega na tym, że białka są głównym składnikiem wszystkich komórek i struktur międzykomórkowych. Białka są także częścią podstawowej substancji chrząstki, kości i skóry. Biosynteza białek warunkuje wzrost i rozwój organizmu.
Katalityczna lub enzymatyczna funkcja białek polega na tym, że białka są w stanie przyspieszyć reakcje biochemiczne w organizmie. Wszystkie obecnie znane enzymy są białkami. Wszystkie rodzaje metabolizmu w organizmie zależą od aktywności białek enzymatycznych.
Funkcja ochronna białek objawia się tworzeniem ciał odpornościowych (przeciwciał), gdy do organizmu dostanie się obce białko (na przykład bakteria). Ponadto białka wiążą toksyny i trucizny dostające się do organizmu, zapewniają krzepnięcie krwi i zatrzymują krwawienie w przypadku ran.
Funkcja transportowa białek polega na tym, że białka biorą udział w transporcie wielu substancji. Zatem dostarczanie tlenu do komórek i usuwanie dwutlenku węgla z organizmu odbywa się za pomocą złożonego białka - hemoglobiny, lipoproteiny zapewniają transport tłuszczów itp.
Jedną z najważniejszych funkcji białek jest przenoszenie właściwości dziedzicznych, w których nukleoproteiny odgrywają wiodącą rolę. Nukleoproteiny zawierają kwasy nukleinowe. Istnieją dwa główne typy kwasów nukleinowych: kwasy rybonukleinowe (RNA), które zawierają adeninę, cytozynę, uracyl, rybozę i kwas fosforowy oraz kwasy dezoksyrybonukleinowe (DNA), które zawierają deoksyrybozę zamiast rybozy i tyminę zamiast uracylu. Najważniejszą funkcją biologiczną kwasów nukleinowych jest ich udział w biosyntezie białek. Kwasy nukleinowe są niezbędne nie tylko w samym procesie biosyntezy białek, ale zapewniają także powstawanie białek specyficznych dla danego gatunku i narządu.
Funkcja regulacyjna białek ma na celu utrzymanie stałych biologicznych w organizmie, co zapewnia regulacyjne działanie różnych hormonów białkowych.
Energetyczna rola białek polega na dostarczaniu energii dla wszystkich procesów życiowych zachodzących w organizmie zwierząt i ludzi. Białka enzymatyczne determinują wszystkie aspekty metabolizmu i powstawania energii nie tylko z samych białek, ale także z węglowodanów i tłuszczów. Podczas utleniania 1 g białka uwalniana jest średnio energia równa 16,7 kJ (4,0 kcal).
Ciała białkowe różnych ludzi mają indywidualną specyfikę. Oznacza to, że podczas przeszczepiania narządu w organizmie człowieka tworzą się ciała odpornościowe, w wyniku czego może nastąpić reakcja odrzucenia przeszczepionego narządu.
Indywidualne różnice w składzie białek są dziedziczone. Naruszenie kodu genetycznego w niektórych przypadkach może powodować poważne choroby dziedziczne (Kositsky G.I. 1985).
Głównym składnikiem żywności są białka. Ich głównym celem jest budowa komórek i tkanek niezbędnych do wzrostu, rozwoju i funkcji życiowych organizmu. Białka są częścią ciał odpornościowych, hormonów i enzymów.
Odporny Ciała (przeciwciała) są potrzebne organizmowi do ochrony przed różnymi chorobami. Hormony brać udział w metabolizmie. Enzymy to biologiczne katalizatory przyspieszające reakcje biochemiczne zachodzące w organizmie dziesiątki i setki tysięcy razy.
W przewodzie pokarmowym białka żywności pod wpływem soków trawiennych zawierających enzymy ulegają stopniowemu rozkładowi na prostsze związki - albuminy i peptony, a następnie na aminokwasy. Te ostatnie biorą udział w tworzeniu nowych białek charakterystycznych dla organizmu ludzkiego.
W tkankach równolegle z procesami powstawania nowych białek następuje niszczenie starych, które są wydalane z organizmu w postaci końcowych produktów przemiany materii: mocznika, amoniaku, kreatyniny i innych związków zawierających azot. U zdrowych dzieci, stosujących zbilansowaną dietę, ilość azotu pobieranego z pożywienia (wchodzącego w skład białek) powinna być większa niż ilość wydalana (dodatni bilans azotowy). Azot w organizmie jest wykorzystywany do tworzenia białek, rozwoju i wzrostu tkanek. Przy ujemnym bilansie azotowym, a nawet przy bilansie azotowym, organizm dziecka zaczyna rozkładać własne białka, co stopniowo prowadzi do wyczerpania.
Brak białka w pożywieniu prowadzi do głębokich zmian w organizmie dzieci: spowalnia wzrost, zaburza się tworzenie szkieletu i mięśni, zęby dotknięte są próchnicą. Często towarzyszy temu anemia (niedokrwistość) i zaburzenia metaboliczne.
Niewystarczające tworzenie ciał odpornościowych i osłabienie mechanizmów obronnych organizmu zwiększają częstość występowania chorób u dzieci. Stały niedobór białka w diecie negatywnie wpływa na rozwój umysłowy dzieci, które później opanowują mowę i mają opóźnienia w nauce. Zdolności intelektualne mogą pozostać trwale obniżone nawet po wyeliminowaniu niedoborów białka, które występowały we wczesnym wieku.
Dieta z nadmierną ilością białka, jak wspomniano powyżej, również nie jest korzystna dla dziecka: w jelitach nasilają się procesy gnilne, w organizmie gromadzą się produkty niepełnego utleniania białek, a z moczem uwalnianych jest wiele związków azotowych. Utrudnia to pracę wątroby i narządów wydalniczych. Nadmiar białek, zwłaszcza pochodzenia zwierzęcego, prowadzi do zwiększonej pobudliwości układu nerwowego i przyczynia się do rozwoju chorób związanych z zaburzeniami metabolicznymi.
Źródła białka pochodzą z wielu produktów zwierzęcych i roślinnych. W zależności od tego dzieli się je na białka zwierzęce i roślinne.
Spośród podstawowych produktów spożywczych najbogatsze w białko (w g na 100 g części jadalnej): mięso (15-20), ryby (13,0-20,5), sery (25-^30), jaja (12,7), twarożek ( 14-18), mleko krowie (2,8-3,2), a z produktów roślinnych - rośliny strączkowe (23), pieczywo (5,5-8,3), zboża (7-13), ziemniaki (2).
W codziennej diecie dzieci w wieku przedszkolnym ilość białka powinna wynosić 13-15% całkowitej zawartości kalorii w diecie; udział białka zwierzęcego w codziennej diecie dzieci w wieku 1-3 lat wynosi 75-70%, w wieku 6 lat - 65%, w wieku szkolnym - 60-50%.
METABOLIZM BIAŁEK
Białka zajmują czołowe miejsce wśród pierwiastków organicznych, stanowiąc ponad 50% suchej masy komórki. Oni pełnią szereg ważnych funkcji biologicznych. Cały kompleks metabolizmu w organizmie (oddychanie, trawienie, wydalanie) zapewnia działanie enzymów, które są białkami. Wszystkie funkcje motoryczne organizmu są zapewnione przez oddziaływanie białek kurczliwych - aktyny i miozyny.
Białko dostarczane wraz z pożywieniem ze środowiska zewnętrznego służy celom plastycznym i energetycznym. Plastyczne znaczenie białka polega na uzupełnianiu i tworzeniu nowych różnych elementów strukturalnych komórki. Wartość energetyczna polega na dostarczeniu organizmowi energii powstałej w wyniku rozkładu białek.
W tkankach stale zachodzą procesy rozkładu białek, po których następuje uwolnienie z organizmu niewykorzystanych produktów metabolizmu białek i wraz z tym synteza białek. Zatem białka organizmu nie znajdują się w stanie statycznym; w wyniku ciągłego procesu ich niszczenia i powstawania białka ulegają odnowie. Tempo obrotu białek jest różne dla różnych tkanek. Najszybciej odnawiają się białka wątroby, błony śluzowej jelit, a także innych narządów wewnętrznych i osocza krwi. Białka tworzące komórki mózgu, serca i gonad odnawiają się wolniej, a jeszcze wolniej białka mięśni, skóry, a zwłaszcza tkanek podporowych (ścięgien, kości i chrząstki).
Fizjologiczne znaczenie składu aminokwasowego białek żywności i ich wartość biologiczna
Dla prawidłowego metabolizmu białek, będącego podstawą ich syntezy, należy dostarczać organizmowi wraz z pożywieniem różnorodne aminokwasy. Zmieniając stosunek ilościowy aminokwasów wprowadzanych do organizmu lub wykluczając ten czy inny aminokwas z pożywienia, można ocenić znaczenie poszczególnych aminokwasów dla organizmu na podstawie stanu bilansu azotowego, wzrostu, masy ciała i ogólnego stanu zwierząt. Ustalono eksperymentalnie, że z 20 aminokwasów tworzących białka, 12 jest syntetyzowanych w organizmie (aminokwasy niezbędne), a 8 nie jest syntetyzowanych (aminokwasy niezbędne).
Bez niezastąpiony aminokwasów, synteza białek zostaje gwałtownie zakłócona i następuje ujemny bilans azotowy, zatrzymuje się wzrost i spada masa ciała. Długie życie zwierząt i ich normalna kondycja są niemożliwe w przypadku braku przynajmniej jednego z niezbędnych aminokwasów w pożywieniu. Dla człowieka niezbędnymi aminokwasami są leucyna, izoleucyna, walina, metionina, lizyna, treonina, fenyloalanina, tryptofan.
Białka mają różny skład aminokwasowy, dlatego też możliwość wykorzystania ich na syntetyczne potrzeby organizmu jest zróżnicowana. W związku z tym wprowadzono koncepcję wartość biologiczna białka spożywcze. Białka zawierające cały niezbędny zestaw aminokwasów w takich proporcjach, które zapewniają prawidłowy przebieg procesów syntezy, są białkami kompletnymi biologicznie. Wręcz przeciwnie, białka, które nie zawierają niektórych aminokwasów lub zawierają je w bardzo małych ilościach, będą gorsze. Zatem niekompletnymi białkami są żelatyna, która zawiera jedynie śladowe ilości cystyny i brakuje jej tryptofanu i tyrozyny, zeina (białko występujące w kukurydzy), zawierająca niewiele tryptofanu i lizyny, gliadyna (białko pszenicy) i hordeina (białko jęczmienia) zawierająca niewiele lizyny. i kilka innych./Najwyższą wartością biologiczną białek jest mięso, jaja, ryby, kawior i mleko.
W związku z tym żywność dla ludzi musi zawierać nie tylko wystarczającą ilość białka, ale musi zawierać co najmniej 30% białek o wysokiej wartości biologicznej, tj. pochodzenia zwierzęcego.
U ludzi występuje postać niedoboru białka, która rozwija się w wyniku monotonnej diety składającej się z produktów roślinnych o niskiej zawartości białka. Powoduje to chorobę zwaną „kwashiorkor”. Występuje wśród populacji krajów tropikalnych i subtropikalnych Afryki, Ameryki Łacińskiej i Azji Południowo-Wschodniej. Choroba ta dotyka głównie dzieci w wieku od 1 do 5 lat.
Wartość biologiczna jednego i tego samego białka jest różna dla różnych osób. Prawdopodobnie nie jest to określona wartość, ale może się różnić w zależności od stanu organizmu, wstępnego schematu odżywiania, intensywności i charakteru aktywności fizjologicznej, spożycia pokarmu, indywidualnych cech metabolicznych i innych czynników.
Praktycznie istotne jest, aby dwa niekompletne białka, z których jedno nie zawiera części aminokwasów, a drugie pozostałych, w sumie mogły zaspokoić potrzeby organizmu. ,
Bilans azotowy
Bilans azotowy - stosunek ilości azotu wchodzącego do organizmu z pożywieniem i wydalanego z niego. Ponieważ głównym źródłem azotu w organizmie jest białko, bilans azotowy można wykorzystać do oceny stosunku ilości białka otrzymanego i zniszczonego w organizmie. Ilość azotu pobranego z pożywienia różni się od ilości azotu wchłoniętego, ponieważ część azotu jest tracona z kałem.
Wchłanianie azotu oblicza się na podstawie różnicy zawartości azotu w przyjmowanym pożywieniu i w kale. Znając ilość wchłoniętego azotu, łatwo jest obliczyć całkowitą ilość białka wchłoniętego przez organizm, gdyż białko zawiera średnio 16% azotu, czyli 1 g azotu zawarte jest w 6,25 g białka. Dlatego mnożąc znalezioną ilość azotu przez 6,25, można określić ilość białka.
Aby określić ilość zniszczonego białka, należy znać całkowitą ilość azotu wydalonego z organizmu. Produkty metabolizmu białek zawierające azot (mocznik, kwas moczowy, kreatynina itp.) są wydalane głównie z moczem i częściowo z potem. W warunkach normalnego pocenia się o niewielkiej intensywności ilość azotu w pocie można pominąć. Dlatego, aby określić ilość białka rozkładanego w organizmie, zwykle oznacza się ilość azotu w moczu i mnoży się ją przez 6,25.
Istnieje pewna zależność pomiędzy ilością azotu wprowadzonego z białkami żywności a ilością azotu wydalonego z organizmu. Zwiększenie spożycia białka przez organizm prowadzi do zwiększenia wydalania azotu z organizmu. U osoby dorosłej prawidłowo odżywiającej się z reguły ilość azotu wprowadzonego do organizmu jest równa ilości azotu usuniętego z organizmu. Ten stan nazywa się bilans azotowy. Jeżeli w warunkach bilansu azotowego zwiększymy ilość białka w pożywieniu, to bilans azotowy szybko zostanie przywrócony, ale na nowym, wyższym poziomie. W ten sposób równowagę azotową można ustalić przy znacznych wahaniach zawartości białka w żywności.
Mówimy o przypadkach, gdy spożycie azotu przekracza jego uwalnianie dodatni bilans azotowy. W tym przypadku synteza białka przeważa nad jego rozpadem. Stabilny dodatni bilans azotowy obserwuje się zawsze przy wzroście masy ciała. Obserwuje się go w okresie wzrostu organizmu, w czasie ciąży, w okresie rekonwalescencji po poważnych chorobach, a także podczas intensywnych treningów sportowych, którym towarzyszy trening. wzrost masy mięśniowej W tych warunkach następuje retencja azotu w organizmie (zatrzymanie azotu).
Białka nie są odkładane w organizmie, to znaczy nie są magazynowane w rezerwie. Dlatego też, gdy wraz z żywnością spożywana jest znaczna ilość białka, tylko jego część jest wydatkowana na cele plastyczne, a większość na cele energetyczne.
Mówi się, że gdy ilość azotu wydalona z organizmu przekracza ilość azotu pobranego ujemny bilans azotowy.
Ujemny bilans azotowy obserwuje się podczas głodu białka, a także w przypadkach, gdy organizm nie otrzymuje pewnych aminokwasów niezbędnych do syntezy białek.
Rozpad białek w organizmie następuje w sposób ciągły. Stopień rozkładu białka jest związany z charakterem odżywiania. Minimalne spożycie białka w warunkach głodu białka obserwuje się podczas jedzenia węglowodanów. W tych warunkach uwalnianie azotu może być 3-3"/2 razy mniejsze niż podczas całkowitego głodu. Węglowodany działają skutecznie rolę oszczędzającą białko.
Rozkład białek w organizmie, który zachodzi przy braku białek w pożywieniu i wystarczającym wprowadzeniu wszystkich innych składników odżywczych (węglowodanów, tłuszczów, soli mineralnych, wody, witamin), odzwierciedla te minimalne wydatki, które są związane z podstawowymi procesami życiowymi. Te najmniejsze straty białka dla organizmu w spoczynku, w przeliczeniu na 1 kg masy ciała, nazwał Rubner Stopień zużycia.
Szybkość zużycia dla osoby dorosłej wynosi 0,028-0,075 g azotu na 1 kg masy ciała na dzień.
Ujemny bilans azotowy rozwija się przy całkowitym braku lub niewystarczającej ilości białka w pożywieniu, a także podczas spożywania pokarmów zawierających niepełne białka. Nie można wykluczyć możliwości niedoboru białka przy normalnym spożyciu, ale przy znacznym wzroście zapotrzebowania organizmu na to białko. We wszystkich tych przypadkach tak post białkowy. "
Podczas głodu białkowego, nawet w przypadku wystarczającego spożycia przez organizm tłuszczów, węglowodanów, soli mineralnych, wody i witamin, następuje stopniowo narastająca utrata masy ciała, w zależności od tego, czy koszty białek tkankowych (minimalne w tych warunkach i równy współczynnikowi zużycia) nie są kompensowane przez spożycie białek z pożywienia. Dlatego długotrwały głód białka ostatecznie, podobnie jak całkowity głód, nieuchronnie prowadzi do śmierci. Głód białka jest szczególnie trudny dla rosnących organizmów, które w tym przypadku nie tylko tracą masę ciała, ale także zatrzymują wzrost z powodu braku tworzywa sztucznego niezbędnego do budowy struktur komórkowych.
Wykład nr 3
Temat: Fizjologiczne znaczenie białek i aminokwasów w żywieniu człowieka.
1 Najważniejsze grupy peptydów i ich rola fizjologiczna.
2 Charakterystyka białek surowców spożywczych.
3 Nowe formy żywności białkowej.
4 Właściwości funkcjonalne białek.
1 Najważniejsze grupy peptydów i ich rola fizjologiczna.
Peptydy to oligomery złożone z reszt aminokwasowych. Mają niską masę cząsteczkową (zawartość reszt aminokwasowych waha się od kilku do kilkuset).
W organizmie peptydy powstają albo podczas syntezy z aminokwasów, albo podczas hydrolizy (rozkładu) cząsteczek białka.
Obecnie ustalono znaczenie fizjologiczne i rolę funkcjonalną najpowszechniejszych grup peptydów, od których zależą zdrowie człowieka, właściwości organoleptyczne i sanitarne produktów spożywczych.
Bufory peptydowe. W mięśniach zwierząt i ludzi odkryto dipeptydy pełniące funkcje buforowe, czyli utrzymujące stały poziom pH.
Hormony peptydowe. Hormony to substancje organiczne wytwarzane przez komórki gruczołów, które regulują czynność poszczególnych narządów, gruczołów i organizmu jako całości: skurcz mięśni gładkich organizmu i wydzielanie mleka przez gruczoły sutkowe, regulację czynności tarczycy , aktywność wzrostu organizmu, tworzenie pigmentów, które decydują o kolorze oczu, skóry i włosów.
Neuropeptydy. Są to dwie grupy peptydów ( endorfiny I enkefaliny ), zawarty w mózgu ludzi i zwierząt. Determinują reakcje behawioralne (strach, strach), wpływają na procesy zapamiętywania i uczenia się, regulują sen, łagodzą ból.
Peptydy wazoaktywne syntetyzowane z białek żywności, w rezultacie wpływają na napięcie naczyń.
Toksyny peptydowe to grupa toksyn wytwarzanych przez organizmy trujące grzyby, pszczoły, węże, mięczaki morskie i skorpiony. Są niepożądane w przemyśle spożywczym. Największe zagrożenie stwarzają toksyny mikroorganizmów (Staphylococcus aureus, bakterie zatrucia jadem kiełbasianym, salmonella), w tym grzybów, które rozwijają się w surowcach, półproduktach i gotowej żywności.
Peptydy antybiotykowe. Przedstawiciele tej grupy peptydów pochodzenia bakteryjnego lub grzybiczego znajdują zastosowanie w walce z chorobami zakaźnymi wywołanymi przez paciorkowce, pneumokoki, gronkowce i inne mikroorganizmy.
Peptydy smakowe– są to przede wszystkim związki o smaku słodkim lub gorzkim. W młodych, niedojrzałych serach fermentowanych powstają peptydy smaku gorzkiego. Peptydy o słodkim smaku ( aspartam ) są stosowane jako substytut cukru.
Peptydy ochronne pełnią funkcje ochronne, przede wszystkim przeciwutleniające.
2 Charakterystyka białek surowców spożywczych.
Peptydy o masie cząsteczkowej większej niż 5000 Da i spełniające tę lub inną funkcję biologiczną nazywane są białkami.
Właściwości funkcjonalne białek zależą od kolejności aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym (tzw. struktura pierwszorzędowa), a także od struktury przestrzennej łańcucha polipeptydowego (w zależności od struktury drugorzędowej, trzeciorzędowej i czwartorzędowej).
Poszczególne produkty spożywcze różnią się jakościowo i ilościowo zawartością białka.
W zbożach zawartość białka ogólnego wynosi 10 20%. Analizując skład aminokwasowy białek ogółem różnych zbóż, należy zauważyć, że wszystkie z nich, z wyjątkiem owsa, są ubogie w lizynę (2,2–3,8%). Białka pszenicy, sorgo, jęczmienia i żyta charakteryzują się stosunkowo niewielką ilością metioniny i cysteiny (1,6 1,7 mg/100 g białka). Najbardziej zrównoważone pod względem składu aminokwasowego są owies, żyto i ryż.
W roślinach strączkowych (soja, groch, fasola, wyka) zawartość białka ogólnego jest wysoka i wynosi 20 40%. Najczęściej stosowana jest soja. Jej wynik jest bliski jeden na pięć aminokwasów, ale soja zawiera niewystarczającą ilość tryptofanu, fenyloalaniny i tyrozyny oraz bardzo niską zawartość metioniny.
W nasionach oleistych(słonecznik, bawełna, rzepak, len, rącznik, kminek) zawartość białka ogólnego 14-37%. Jednocześnie liczba aminokwasów w białkach wszystkich nasion oleistych (w mniejszym stopniu bawełny) jest dość wysoka, nawet w przypadku ograniczających kwasów. Fakt ten przesądza o możliwości uzyskania skoncentrowanych form białka z surowców roślin oleistych i tworzenia na ich bazie nowych form żywności białkowej.
Stosunkowo niska zawartość azotu w ziemniakach(około 2%), warzywa(1 2%) i owoce(0,4 1,0%) wskazują na znikomą rolę tego typu surowców roślinnych w dostarczaniu żywności w białko.
Mięso, mleko a otrzymane z nich produkty zawierają niezbędne dla organizmu białka, które są korzystnie zbilansowane i dobrze strawne (jednocześnie bilans i strawność mleka jest wyższa niż mięsa). Zawartość białka w produktach mięsnych waha się od 11 do 22%. Zawartość białka w mleku waha się od 2,9 do 3,5%.
3 Nowe formy żywności białkowej.
Dziś, w stale rozwijającym się społeczeństwie i ograniczonych zasobach, ludzie stoją przed koniecznością tworzenia nowoczesnych produktów spożywczych, które posiadają właściwości funkcjonalne i spełniają wymagania nauki o zdrowym żywieniu.
Nowe formy żywności białkowej to produkty spożywcze otrzymywane na bazie różnych frakcji białkowych surowców spożywczych, przy zastosowaniu naukowo uzasadnionych metod przetwarzania, posiadające określony skład chemiczny, strukturę i właściwości.
Szerokie uznanie zyskały różne źródła białka roślinnego: rośliny strączkowe, zboża, zboża i ich produkty uboczne, nasiona oleiste; warzywa i melony, masa wegetatywna roślin.
Jednocześnie soja i pszenica wykorzystywane są głównie do produkcji produktów białkowych.
Produkty przetwórstwa białka sojowego dzieli się na trzy grupy, różniące się zawartością białka: mąki i zboża otrzymywane są w drodze rozdrabniania; zawierają one 40–45% białka w całkowitej masie produktu; koncentraty sojowe otrzymuje się poprzez usunięcie składników rozpuszczalnych w wodzie; zawierają 65–70% białka; Izolaty sojowe otrzymywane są poprzez ekstrakcję białka; zawierają co najmniej 90% białka.
Otrzymywany jest na bazie soi teksturowane produkty białkowe, w którym zamiast białek mięsnych wykorzystuje się na przykład białka sojowe. Hydrolizowane białka sojowe nazywane są zmodyfikowany. Wykorzystuje się je jako funkcjonalne i smakowe dodatki do żywności.
Obecnie produkty na bazie soi wykorzystuje się także do produkcji mleka sojowego, sosu sojowego, tofu (twarogu fasolowego) i innych produktów spożywczych.
Suchy gluten pszenny o zawartości białka 75-80% otrzymywany jest z mąki pszennej lub pszennej metodą ekstrakcji wodnej.
Jednocześnie obecność aminokwasów ograniczających w białkach roślinnych determinuje ich niższość. Rozwiązaniem jest tu łączne wykorzystanie różnych białek, co zapewnia efekt zapłodnienia krzyżowego. Jeśli jednocześnie zostanie osiągnięty wzrost liczby aminokwasów każdego niezbędnego aminokwasu ograniczającego w porównaniu z oddzielnym użyciem oryginalnych białek, wówczas mówimy o jedynie efekt wzbogacenia, jeśli po zmieszaniu wynik każdego aminokwasu przekracza 1,0, to tak jest prawdziwy efekt wzbogacenia. Zastosowanie tak zbilansowanych kompleksów białkowych zwiększa strawność białek roślinnych nawet o 80 100%.
4 Właściwości funkcjonalne białek.
Białka i koncentraty białkowe znajdują szerokie zastosowanie w produkcji żywności ze względu na ich unikalne właściwości funkcjonalne, rozumiane jako właściwości fizykochemiczne, które decydują o zachowaniu się białek po przetworzeniu na produkt spożywczy i zapewniają określoną strukturę, właściwości technologiczne i konsumenckie gotowego produktu .
Do najważniejszych właściwości funkcjonalnych białek zalicza się rozpuszczalność, zdolność wiązania wody i tłuszczu, zdolność do stabilizowania układów rozproszonych (emulsji, pian, zawiesin) oraz tworzenia żeli.
Rozpuszczalność– jest to podstawowy wskaźnik oceny właściwości funkcjonalnych białek, charakteryzujący się ilością białka przechodzącego do roztworu. Rozpuszczalność w największym stopniu zależy od obecności oddziaływań niekowalencyjnych: hydrofobowych, elektrostatycznych i wodorowych. Białka o wysokiej hydrofobowości dobrze oddziałują z lipidami; te o wysokiej hydrofilowości dobrze oddziałują z wodą. Ponieważ białka tego samego typu mają ten sam ładunek, odpychają się, co przyczynia się do ich rozpuszczalności. Odpowiednio, w stanie izoelektrycznym, gdy całkowity ładunek cząsteczki białka wynosi zero, a stopień dysocjacji jest minimalny, białko ma niską rozpuszczalność, a nawet może koagulować.
Wiązanie wody zdolność charakteryzuje się adsorpcją wody z udziałem hydrofilowych reszt aminokwasowych, wiążące tłuszcze– adsorpcja tłuszczu na skutek pozostałości hydrofobowych. Średnio na 1 g białka można związać i zatrzymać na swojej powierzchni 2–4 g wody lub tłuszczu.
Emulgator tłuszczu I pieniący się Zdolność białek znajduje szerokie zastosowanie przy produkcji emulsji i pian tłuszczowych, czyli heterogenicznych układów woda-olej, woda-gaz. Dzięki obecności stref hydrofilowych i hydrofobowych w cząsteczkach białek oddziałują one nie tylko z wodą, ale także z olejem i powietrzem oraz pełniąc rolę powłoki na styku dwóch środowisk, przyczyniają się do ich wzajemnego rozmieszczenia, czyli: tworzenie stabilnych systemów.
Żelowanie Właściwości białek charakteryzują się zdolnością ich roztworu koloidalnego do przejścia ze stanu swobodnego rozproszonego w związany stan rozproszony z utworzeniem układów mających właściwości ciał stałych.
Wiskoelastyczno-elastyczny właściwości białek zależą od ich charakteru (kulisty lub włóknisty), a także od obecności grup funkcyjnych, za pomocą których cząsteczki białka wiążą się ze sobą lub z rozpuszczalnikiem.
Nie da się przecenić roli białek, tłuszczów i węglowodanów dla organizmu. W końcu składa się z nich nasze ciało! Dziś strona mówi o tym, jak jeść, aby nie zaburzyć tak ważnej i delikatnej równowagi.
Białka, tłuszcze i węglowodany w naszym organizmie
Wiarygodnie ustalono, że organizm ludzki składa się z 19,6% białek, 14,7% tłuszczów, 1% węglowodanów i 4,9% składników mineralnych. Pozostałe 59,8% pochodzi z wody. Utrzymanie prawidłowego funkcjonowania naszego organizmu zależy bezpośrednio od proporcji najważniejszych składników odżywczych, a mianowicie: w codziennej diecie niezbędna jest obecność białek, tłuszczów i węglowodanów w proporcji 1:3:5.
Niestety, większość z nas nie przywiązuje należytej uwagi do pożywnej i zbilansowanej diety: jedni przejadają się, inni niedojadają, a wielu wręcz je na chybił trafił, co tylko chce, w drodze i w pośpiechu. W takiej sytuacji niemal niemożliwe jest kontrolowanie ilości białek, tłuszczów i węglowodanów wprowadzanych do organizmu wraz z pożywieniem. Istnieje jednak realne niebezpieczeństwo niedoboru lub nadmiaru jednego lub kilku niezbędnych pierwiastków na raz, co ostatecznie ma bardzo negatywny wpływ na nasze zdrowie!
Znaczenie białek, tłuszczów i węglowodanów dla organizmu
Znaczenie i rola białek
Z podręczników szkolnych wiemy również, że białka są głównym budulcem naszego organizmu, ale oprócz tego są także podstawą hormonów, enzymów i przeciwciał. Zatem bez ich udziału procesy wzrostu, rozmnażania, trawienia i obrony immunologicznej są niemożliwe.
Białka odpowiadają za hamowanie i pobudzenie w korze mózgowej, białko hemoglobiny pełni funkcję transportową (przenosi tlen), DNA i RNA (kwasy dezoksyrybonukleinowy i rybonukleinowy) zapewniają zdolność białka do przekazywania dziedzicznej informacji do komórek, lizozym reguluje ochronę przeciwdrobnoustrojową, a białko wchodzące w skład nerwu wzrokowego zapewnia percepcję światła przez siatkówkę oka.
Ponadto białko zawiera niezbędne aminokwasy, od których zależy jego wartość biologiczna. Znanych jest łącznie 80 aminokwasów, ale tylko 8 z nich uważa się za niezbędne, a jeśli wszystkie zawarte są w cząsteczce białka, to takie białko nazywa się pełnowartościowym, pochodzenia zwierzęcego i występuje w produktach takich jak np. mięso, ryby, jaja i mleko.
Białka roślinne są nieco mniej kompletne i trudniejsze do strawienia, ponieważ mają błonnikową otoczkę, która zakłóca działanie enzymów trawiennych. Z drugiej strony białko roślinne ma silne działanie przeciwmiażdżycowe.
Aby zachować równowagę aminokwasów, zaleca się spożywanie pokarmów zawierających zarówno białka zwierzęce, jak i roślinne, przy czym udział białek zwierzęcych powinien wynosić co najmniej 55%.
Nadmierne spożycie tłuszczów prowadzi do nadmiaru cholesterolu, rozwoju miażdżycy, pogorszenia metabolizmu tłuszczów i gromadzenia się nadwagi. Brak tłuszczu może powodować dysfunkcję wątroby i nerek, zatrzymywanie wody w organizmie i rozwój dermatoz.
Aby zoptymalizować dietę, konieczne jest łączenie tłuszczów roślinnych i zwierzęcych w stosunku od 30% do 70%, ale wraz z wiekiem należy preferować tłuszcze roślinne.
O bilansie węglowodanów
Nazwa klasy tych związków pochodzi od terminu „hydraty węgla”, zaproponowanego w 1844 roku przez profesora K. Schmidta.
Węglowodany stanowią główne źródło energii, pokrywając 58% zapotrzebowania organizmu człowieka. Produkty pochodzenia roślinnego zawierają węglowodany w postaci mono-, di- i polisacharydów.
