Dodaj do listy

BIAŁKA – BUDOWA I ZNACZENIE BIOLOGICZNE

Wprowadzenie

Nazwa proteins -  białka wywodzi się od greckiego wyrazu - protos, co znaczy "pierwszy". Związki te

w rzeczywistości zajmują  czołowe miejsce, odnośnie rozmaitości funkcji spełnianych w przyrodzie. Białka zapewniają jego formę oraz prawidłowe funkcjonowanie wszystkich organizmów żywych. Stanowią główny element budulcowy:

  •   skóry
  •   mięśni
  •   ścięgien,
  •   nerwów
  •   krwi
  •   mleka
  •   chrząstek
  •   sierści
  •   paznokci
  •   piór
  •   enzymów
  •   receptorów
  •   przeciwciał
  •   antybiotyków
  •   toksyn bakteryjnych
  •   wirusów
  •   jadu węży
  •   hormonów

Budowa

Białka zbudowane są z aminokwasów. Te zaś posiadają: grupę aminową i grupę karboksylową, oraz specyficzny, dla danego aminokwasu, łańcuch boczny (oprócz glicyny).

W ich cząsteczkach można wyróżnić centralny węgiel (węgiel α) powiązany z czterema różnymi podstawnikami. Determinuje to powstanie centrum chiralności, co wiąże się z możliwością występowania aminokwasu w postaci dwóch form, różniących się ułożeniem grup wokół atomu węgla, nazywanych izomerami optycznymi. Jedna forma może przechodzić w drugą bez zniszczenia struktury. Izomery są wzajemnymi odbiciami lustrzanymi.

W przyrodzie wszystkie aminokwasy Aminokwasy związki organiczne o ogólnym wzorze RCH (NH2) COOH, zawierające w cząsteczce dwie grupy funkcyjne: karboksylową (-COOH) i aminową (-NH2). R - to podstawnik boczny, inny dla każdego z 20 aminokwasów wchodzących... Czytaj dalej Słownik biologiczny występują w postaci L. Organizmy żywe zawierają  20 podstawowych aminokwasów.

Substancje te występują w roztworze obojętnym w postaci jonów obojnaczych, a więc w postaci jonów: NH3+

i COOH-. Przy wzroście pH, czyli zmniejszeniem stężenia jonów wodorowych, grupa NH3+ ulega dejonizacji

do NH3, a przy spadku pH, a więc wzroście stężenia jonów wodorowych,  grupa karboksylowa przyjmuje postać COOH.

Białka są substancjami organicznymi o najbardziej skomplikowanej budowie. Stanowią wielkocząsteczkowe polimery, które składają się z ułożonych linearnie cząsteczek aminokwasów połączonych wiązaniem peptydowym. Jest ich bardzo wiele, ponieważ liczba kombinacji 20 różnych aminokwasów (taka ich liczba występuje w organizmach), w danym białku jest w zasadzie nieskończona.

Zawierają one pierwiastki  takie jak:

  •   wodór
  •   węgiel
  •   tlen
  •   azot
  •   siarka
  •   fosfor
  •   żelazo
  •   chlor i in.

Aminokwasy  w organizmie człowieka i ich funkcja

Aminokwas

Funkcja w organizmie

Izoleucyna

  •   Ważna w regulacji poziomu cukru i produkcji energii oraz przy budowie hemoglobiny.
  •   Aminokwas ten jest transformowany (metabolizowany) i przetwarzany w tkankę mięśniową.
  •   Jego brak powoduje objawy podobne do hipoglikemii lub niskiego poziomu cukru we krwi.

Leucyna

  •   Niezbędny aminokwas, który znajduje się w białkach zwierzęcych i roślinnych.
  •   Ważny dla kontroli poziomu cukru we krwi.

Lizyna

  •   Ważna przy budowie białek, głównie w mięśniach i w kościach, istotna dla rozwoju dzieci.
  •   Pomaga wchłaniać wapń, uzyskiwać większą koncentrację umysłową.
  •   Zwalcza objawy przeziębienia, grypy oraz opryszczki.
  •   Pomaga w wytwarzaniu hormonów, przeciwciał, enzymów i budowie kolagenu.
  •   Jej brak powoduje zmęczenie, rozdrażnienie, anemię i wypadanie włosów.

Metionina

  •   Usuwa trujące resztki z wątroby i wspomaga tworzenie tkanki wątroby oraz nerek.
  •   Bardzo ważna w leczeniu choroby reumatycznej i toksemii, czyli obecności toksyn we krwi pojawiającej się w czasie ciąży.
  •   Wspomaga układ trawienny, wzmacnia osłabione mięśnie, łamliwe włosy i jest bardzo pomocna w osteoporozie.

Fenyloalanina

  •   Skuteczna pomoc przy depresji, otyłości i utracie pamięci.
  •   Jest ważnym składnikiem w produkcji kolagenu, głównego włóknistego białka ustroju.
  •   Dzięki jej działaniu w centralnym układzie nerwowym zmniejsza ból towarzyszący migrenom, menstruacji i zapaleniom stawów.
  •   Fenyloalanina Fenyloalanina aminokwas aromatyczny, wchodzący w skład białek. Aminokwas egzogenny dla organizmów zwierzęcych, syntetyzowany przez rośliny i mikroorganizmy.
    Czytaj dalej Słownik biologiczny
    nie powinna być przyjmowana przez kobiety w ciąży oraz cierpiące na nadciśnienie

Tryptofan

  •   Pomaga kontrolować nadaktywność u dzieci, łagodzi stres, dobry dla serca.
  •   Pomaga w kontroli wagi i umożliwia wzrost hormonów potrzebnych do produkcji witaminy B6 i niacyny.
  •   Aminokwas ten jest używany przez mózg do produkcji serotoniny i melatoniny, neuroprzekaźników potrzebnych do przenoszenia impulsów nerwowych z jednej komórki do innej.
  •   Brak serotoniny i melatoniny powoduje depresję, bezsenność i inne zaburzenia umysłowe.

Treonina

  •   Znajduje się w sercu, centralnym układzie nerwowym i mięśniach.
  •   Bardzo ważna w budowie kolagenu i elastyny, wspomaga wątrobę i utrzymanie równowagi białkowej w organizmie.

Walina

  •   Ma działanie pobudzające.
  •   Utrzymuje metabolizm Metabolizm przemiana materii. Jest to całokształt przemian biochemicznych zachodzących w organizmie. Metabolizm zachodzi we wszystkich organizmach żywych i charakteryzuje się wysokim stopniem uporządkowania.... Czytaj dalej Słownik biologiczny mięśni, regeneruje tkanki i przyczynia się do równowagi azotowej.
  •   Walina powinna być łączona z leucyną i izoleucyną.

Alanina

  •   Ważne źródło energii i regulator poziomu cukru we krwi.
  •   Wchodzi w szlaki metaboliczne glukozy.

Aspargina

  •   Odgrywa znaczącą rolę w metabolicznych procesach układu nerwowego.
  •   Od niej zależy stan umysłowy, decyduje czy jest się zdenerwowanym, czy spokojnym.

Kwas asparginowy

  •   Buduje barierę przeciwko immunologlobimom i przeciwciałom układu immunologicznego.
  •   Ma duże znaczenie dla przemiany węglowodanów w energię mięśniową.

Cytrulina

  •   Stymuluje układ immunologiczny.
  •   Pomaga w wytwarzaniu energii organizmu.
  •   Odtruwa wątrobę z produktów zawierających amoniak.

Cysteina

  • Stymuluje porost włosów
  • Chroni przed uszkodzeniami, które może spowodować alkohol i papierosy.

Glutamina

  •   Wspomaga pamięć, koncentrację i prawidłowe funkcjonowanie aktywności umysłowej.

Kwas glutaminowy

  •   Ważny składnik metaboliczny w układzie immunnologicznym, do produkcji energii i funkcji mózgu.

Glicyna

  •   Opóźnia zwyrodnienie mięśni poprzez dostarczanie dodatkowej keratyny.
  •   Bardzo ważna przy budowie czerwonych krwinek i dostarczaniu aminokwasów do organizmu, a także przy syntezie glukozy i keratyny - dwóch ważnych substancji dla produkcji energii.

Histydyna

  •   Bardzo ważna przy produkcji czerwonych i białych krwinek, podstawa dla budowy tkanek organizmu.

Prolina

  •   Ważny składnik w budowie tkanek.

Seryna

  •   Wspomaga pamięć, funkcjonowanie systemu nerwowego.
  •   Bardzo ważna przy produkcji energii w komórce.

Tyrozyna

  •   Stosowana przy bezsenności, niepokoju i depresji, a także alergii.
  •   Bardzo istotna dla funkcji tarczycy i przysadki.
  •   Brak tego amonokwasu jest związany z nadczynnością tarczycy, co powoduje zmęczenie i wyczerpanie.
  •   Zmniejszenie ilości tyrozyny powoduje brak norepinefryny, co może spowodować depresję nerwową.

Karnityna

  •   Pomaga w kontrolowaniu wagi i przemiany tłuszczowej w organizmie.
  •   Zmniejsza ryzyko wystąpienia schorzeń serca.
  •   Do produkcji tego aowskkwasu organizm potrzebuje lizyny i witamin B1 i B6 wraz z żelazem.

GABAowskas gamma-aminomasłowy

  •   Jest ważny dla uzyskania opanowania, ponieważ hamuje komórki nerwowe przed wyładowaniem.
  •   Pomaga wstrzymać niepokój i nad-aktywność.

Tauryna

  •   Ważna dla mięśni i w zaburzeniach serca.
  •   Pomaga w trawieniu tłuszczów (znajduje się w żółci), a także przy hipoglikemii i nadciśnieniu.
  •   Jest związana z epilepsją i niepokojem.

Tabela. Aminokwasy  w organizmie człowieka i ich funkcja

Synteza

Tworzenie białek w żywym organizmie polega na odtworzeniu sekwencji aminokwasów na bazie DNA. Odwzorowanie jest uwarunkowane sekwencją zasad azotowych występujących w łańcuchu cząsteczki kwasu nukleinowego. Proteiny tworzą się w polikondensacji, a więc polimeryzacji zachodzącej na rybosomach (wyspecjalizowane kompleksy enzymatyczne) z wytworzeniem związków małocząsteczkowych

α-L-aminokwasów. Proces ten nosi biochemiczna nazwę  translacji.

Podział aminokwasów i  białek

Łańcuchy boczne aminokwasów, jak już wspomniano, różnią się między sobą:

  •   kształtem
  •   wielkością
  •   ładunkiem elektrycznym
  •   reaktywnością
  •   zdolnością do utworzenia wiązań wodorowych oraz oddziaływań hydrofobowych

Podział aminokwasów w oparciu o właściwości bocznej grupy:

  •   Charakter chemiczny:
  •   kwasowe
  •   zasadowe
  •   nienaładowane
    • lub powinowactwo do wody:
  •   hydrofobowe
  •   hydrofilowe

Podział peptydów z uwagi na liczbę aminokwasów:

    • dipeptydy, tripeptydy,  itd.
    • peptydów
    • oligopeptydy utworzone z paru do parunastu aminokwasów
    • polipeptydy to cząsteczki zbudowane z parudziesięciu (do 100) aminokwasów

Białka są  związkami makromolekularnymi (wielkocząsteczkowymi) zawierające łańcuchy polipeptydowe dochodzące powyżej 1 000 cząsteczek aminokwasów. Na funkcje i właściwości fizyko-chemicznych białek mają wpływ rodzaj oraz  sposób powiązania aminokwasów budujących łańcuch polipeptydowy.

Te makrocząsteczki tworzą dwie struktury:

  •   harmonijkę
  •   helisę, która w organizmach żywych  występuje głównie w postaci prawoskrętnej
  •   i lewoskrętna

Podział białek z uwagi na budowę:

  •   proste - cząsteczki składające się tylko z łańcuchów polipeptydowych
  •   złożone - cząsteczki składające się oprócz łańcuchów polipeptydowych, również elementy niepeptydowe (np.: jony metalu – hemoglobina):
  •   nukleoproteiny – proteiny budujące  jądra komórkowe
  •   witelina - składnik żółtka jaja kurzego
  •   kazeina Kazeina białko mleka. Pod względem chemicznym jest to fosfoproteid, którego część białkowa zawiera komplet egzogennych aminokwasów, dzięki czemu jest dla człowieka białkiem pełnowartościowym. Kazeina w... Czytaj dalej Słownik biologiczny - składnik mleka

Podział białek w oparciu o funkcję w powiązaniu ze strukturą:

    • część funkcjonalna - posiadająca centrum katalityczne reakcji biochemicznej
    • część strukturalna - zazwyczaj hydrofobowa, która ma na celu umocowanie białka w błonie lipidowej

Podział białek przez wzgląd na rozpuszczalność w wodzie:

  •   hydrofobowe (fibrylarne, które są nierozpuszczalne w wodzie) – można je spotkać zazwyczaj w błonach komórkowych
  •   hydrofilowe (globularne, które rozpuszczają się w wodzie) – stanowią składnik  cytoplazmatyczny

Podział białek w oparciu o pełnioną funkcję:

  •   enzymy Enzymy białkowe biokatalizatory, zwiększające szybkość reakcji biochemicznych na drodze specyficznej aktywacji substratów. Enzymy obniżają energię aktywacji reakcji chemicznych i w efekcie zwiększają... Czytaj dalej Słownik biologiczny - receptory
  •   zapasowe - strukturalne
  •   transportujące - białka ochronne (przeciwciała)
  •   kurczliwe - regulatorowe
  •   hormony
  •   toksyny

Białka są jednymi z podstawowych składników pożywienia, posiadają odmienną wartość odżywczą, ponieważ  zawierają bardzo różny skład aminokwasowy. O wartości białek decyduje ilość aminokwasów, ich skład jakościowy, przyswajalność oraz strawność.

Podział białek ze względu odmienną wartość odżywczą:

  •   pełnowartościowe - zawierające wszystkie aminokwasy, które są niezbędne, w dostatecznym stosunku ilościowym pokrywającym w pełni zapotrzebowanie;  zaliczamy tutaj głównie białka pochodzenia zwierzęcego, które występują w mięsie, mleku, jajach, serze oraz rybach
  •   częściowo niepełnowartościowe – czyli takie,  które zawierają wprawdzie wszystkie niezbędne aminokwasy, ale nie pokrywają one dziennego zapotrzebowania na białko; występują
  •   w żywności pochodzenia roślinnego, a szczególne w przetworach zbożowych
  •   niepełnowartościowe – stanowią je  głównie białka pochodzenia roślinnego

Własności fizyczne białek:

  •   rozpuszczalność białek jest zależna od stosunku aminokwasów hydrofobowych oraz hydrofilowych:
  •   nierozpuszczalne to: skleroproteiny w tkance łącznej (paznokcie, rogi, włosy), a także białka budujące błony lipidowe (receptory błonowe)
  •   rozpuszczalne: białka osocza krwi (globuliny)
  •   tworzą żel (z niewielką ilością wody) przechodzący w zol (w miarę dodawania rozpuszczalnika)
  •   zol posiada wysoką lepkość, małe napięcie powierzchniowe, a także powoduje rozpraszanie światła, czyli tzw. efekt Tyndalla
  •   aktywność koloido-osmotyczną
  •   podatność na koagulację, a więc przejście żelu zol pod wpływem rozmaitych czynników

Właściwości chemiczne białek:

  •   ulegają denaturacji pod wpływem soli o wysokich stężeniach, niektórych kwasów, soli metali ciężkich, rozpuszczalników organicznych oraz wysokiej temperatury  (powyżej 50oC) wytracając się z roztworu
  •   wykazują właściwości kwasowo-zasadowe, z uwagi na posiadanie dwóch grup funkcyjnych,
  •   a ich aktywność zależy od środowiska:
  •   w punkcie izoelektrycznym (wartości pH charakterystycznej dla danego białka)  posiadają ładunek zerowy
  •   przy pH, odmiennych od punktu izoelektrycznego, białka znajdują się w roztworze
  •   w formie makrojonów
  •   białka ulegają charakterystycznym rekcjom uwarunkowanym obecnością różodnych grup funkcyjnych aminokwasów

Białka identyfikuje się za pomocą dwóch metod:

  •   reakcja biuretowa, która polega na reakcji białka z roztworem siarczku miedzi (II) 
  •   oraz wodorotlenkiem potasu. Obecności białka powoduje pojawienie się zabarwienia fioletowo-czerwonego, gdy występują polipeptydy - na purpurowo
  •   reakcja ksantoproteinowa, opierająca się na reakcji białek z kwasem azotowym (V), w której pojawia się żółto-pomarańczowe zabarwienie roztworu

Wpływ alkoholu na organizm

Alkohol, podobnie jak wysoka temperatura prowadzi do denaturacji białka (nieodwracalny proces ścinania białka). Alkohol przenika bardzo szybko z układu pokarmowego do krwi, a potem to wszystkich komórek ciała. Ma działanie destrukcyjne na mózg, wątrobę czy nerki. Powoduje on  zmniejszenie siły obronnej organizmu przy różnych stanach zapalnych, a także przy gorączce oraz obniżenie sprawności fizycznej

i umysłowej. Najbardziej toksycznie wpływa na rozwój dzieci, hamując go.

Znaczenie

Prawidłowa zawartość białka w organizmie zapewnia jego prawidłowe funkcjonowanie. Jego podstawowa rolą jest dostarczanie materiału budulcowego tkanek i komórek. Składnik ten musi być dostarczany z zewnątrz, w postaci pożywienia zwierzęcego lub roślinnego, w odpowiednich ilościach: zarówno ilościowych jaki i jakościowych. Krótkotrwały niedobór białka nie wyrządza szkody organizmowi. Gdy brak jest tego składnika przez dłuższy czas może dojść do upośledzenia wielu  czynności życiowych, takich jak: zmniejszenia się sprawności fizycznej i umysłowej, spadku odporności na choroby, licznych zaburzeń ogólnoustrojowych powodujących groźne zmiany biologiczne oraz morfologiczne w organizmie, mogące prowadzić, w skrajnych przypadkach, do śmierci. Nadmierne spożywanie białka, np. przez sportowców, również ma swoje konsekwencje. Prowadzi do odkładania tłuszczu, który uległ przemianie białka w wątrobie.

Najbardziej wartościowymi, z punktu widzenia żywieniowego, są jaja kurze. Stanowią najcenniejsze źródło

10 niezbędnych aminokwasów we idealnych proporcjach. Następnymi produktami zawierającymi cenne biała są mleko Mleko Mleko symbolizuje boski pokarm, pokarm ducha, eliksir życia, nieśmiertelność, odrodzenie, oczyszczenie, prawdę, dobro, szacunek, mądrość, miłość, płodność, dobrobyt.
Starożytność...
Czytaj dalej Słownik symboli literackich
i mięso. Mięso jest dobrym źródłem białka, ale dość duża zawartości tłuszczu narzuca nam jego mniejsze spożycie. Produktami pochodzenia zwierzęcego, posiadającego niezbyt dużą zawartość lipidów są mięsa drobiowe, np. kurczaki, indyki , a także mięso ryb.

Produkty pochodzenia roślinnego również zawierają dużą ilości białka. Szczególnie dobrymi źródłami, tego drogocennego budulca, są:

  •   ziarna soi
  •   czarna fasola
  •   soczewica
  •   suche nasiona grochu
  •   ziarna pszenicy

W skład każdej żywej komórki wchodzi bardzo wiele białek: enzymy, hormony, organelle komórkowe. Dogłębny opis funkcji protein żywych organizmów jest tematem poszczególnych dyscyplin biologii.