Пройдя курсы по диетологии, консультанты по здоровому питанию узнают, как правильно распределить белки, жиры и углеводы (БЖУ) в рационе своих клиентов в зависимости от их потребностей и целей. Опытный диетолог легко просчитает нужное вам соотношение БЖУ и составит на основании этих расчетов идеальное меню.
В распределении БЖУ в течение дня есть свои правила и закономерности. Зная их, вы ускорите и облегчите свой процесс похудения, без труда скорректируете вес и улучшите состояние своего здоровья. Итак, давайте разбираться…
Расчет правильного соотношения БЖУ
Чтобы ваше питание можно было назвать правильным, оно должно быть сбалансированным и, прежде всего, по белкам, жирам и углеводам.
Для похудения или набора веса соотношение БЖУ должно быть таким: 25%/30%/45% (соответственно). Это высокобелковая диета, которая помогает довольно быстро провести коррекцию веса. Такого соотношения нужно придерживаться 3-4 недели, а затем количество белка надо уменьшать, увеличивая за этот счет количество углеводов. Для нормального веса соотношение БЖУ будет таким — 15-18%/30%/55-52% (все зависит от уровня физической активности).
Отсюда вывод: если человек хочет похудеть, то он должен увеличивать количество белка в своем рационе и уменьшать количество углеводов. При этом помните, что именно при переизбытке углеводов в организме происходит синтезирование жиров.
Одним словом, если вы едите много быстрых углеводов, энергию из которых не в состоянии израсходовать, ваш вес будет планомерно увеличиваться. А если наметится еще и переизбыток жиров, то лишние килограммы станут набираться с удвоенной скоростью.
Чтобы понять, сколько в граммах вы должны употреблять белков, жиров и углеводов в течение дня, нужно знать свою суточную норму потребления калорий (прочитать о расчете суточной потребности в калориях можно ).
Теперь рассчитайте, исходя из процентного соотношения, указанного выше, сколько калорий должно приходиться на белки, жиры и углеводы.
Для расчета БЖУ в граммах учитывайте, что при распаде 1 г белка выделяется 4,1 ккал, 1 г жиров – 9,3 ккал, 1 г углеводов – 4,1 ккал.
Для лучшего понимания приведем наглядный пример:
Допустим, у человека суточная потребность в калориях составляет 2000 ккал. Значит, в сутки он должен получать 500 ккал из белков (25% от 2000 ккал), 600 ккал из жиров (30% от 2000 ккал) и 900 ккал из углеводов (45% от 2000).
Теперь узнаем, сколько белков, жиров и углеводов надо употреблять в граммах:
— белков – 121 г (500/4,1);
— жиров – 64,5 г (600/9,3);
— углеводов – 219,5 г (900/4,1).
Напомним, что все эти расчеты ведутся для веса тела, не выходящего за пределы нормы. Если вам надо похудеть, то суточная калорийность вашего рациона должна быть примерно на 20% ниже суточной потребности в калориях (похудение наступает только при дефиците калорий). Дефицита калорий в размерах 20% от суточной потребности вполне достаточно, чтобы планомерно сбрасывать лишние килограммы.
Не забывайте, что большой дефицит калорий приравнивается организмом к вынужденному голоду, в результате чего организм замедляет обмен веществ, а вместе с ним и скорость коррекции веса.
Используя вышеприведенную формулу, вы легко сможете рассчитать необходимое вам количество БЖУ в калориях и граммах.
Зачем нужны белки, жиры и углеводы?
Для коррекции веса иногда надо пересчитывать и распределение БЖУ в течение дня. Известно, что рацион, богатый белком, способствует похудению. Но это не означает, что теперь все ваше питание должно состоять из одних протеинов. Углеводы и жиры также играют важную роль в нашем организме, и исключать их из рациона ни в коем случае нельзя.
Так, углеводы – это наши энергетические резервы и питание для мозга, а жиры – залог правильной работы гормональной системы и усвоения жирорастворимых витаминов. А вот белки – это строительный материал для нашей мышечной системы. Чем больше мышечная масса, тем меньше места остается для жировых отложений.
Для поддержания мышечной массы и веса в норме в сутки надо употреблять минимум 1-1,3 г белка на каждый килограмм веса тела.
При необходимости похудения или набора мышечной массы эта цифра может увеличиваться до 2-х г на каждый килограмм веса тела.
Впрочем, сильно злоупотреблять белками не стоит, так же как употреблять их больше 35 г за один прием пищи.
Что касается углеводов и жиров, то в курсе коррекции веса надо переходить на преобладание сложных углеводов и правильных жиров (т.е. жиров растительного происхождения).
Старайтесь, чтобы свою норму по углеводам и жирам вы набирали по большому счету сложными углеводами, а также насыщенными и ненасыщенными жирными кислотами из продуктов растительного происхождения. Животные жиры должны присутствовать в рационе в ограниченном количестве, так как они способствуют повышению уровня холестерина в крови.
Простые углеводы, в свою очередь, при расщеплении приводят к резкому выбросу глюкозы в кровь, что заставляет поджелудочную железу синтезировать инсулин. Инсулин снижает уровень глюкозы в крови и все излишки глюкозы переводит в жировые накопления.
А вот сложные углеводы расщепляются медленно и способствуют медленному выбросу в кровь глюкозы. В итоге она используется организмом как питание для мозга и как топливо для организма. Инсулин при этом не выделяется, а, значит, глюкоза в жир не трансформируется.
Если вы хотите похудеть, то увеличьте количество протеинов и снизьте количество углеводов, но не переходите полностью на безуглеводную диету.
Из углеводов употребляйте в пищу всевозможные овощи и фрукты, цельнозерновые каши и хлеб из цельного зерна, макароны из твердых сортов пшеницы. Черпайте белок в нежирных продуктах – курином или индюшином филе, яйцах, маложирном твороге, кефире, молоке, натуральном йогурте, сычужных сырах, рыбе.
Откажитесь от свинины и жирной говядины, майонезов, соусов, сметаны, жирных молочных продуктов. Пусть большая часть жиров будет растительного происхождения: растительные масла холодного отжима, орехи и т.п. Не забывайте об Омега-3 жирных кислотах, которыми богат рыбий жир.
Как лучше распределить БЖУ в течение дня?
Правильное распределение БЖУ в течение дня также играет свою роль в коррекции веса. Для эффективного похудения нужно соблюдать три важных правила:
– Выстраивать свой рацион с учетом дефицита в 10-20% от суточной потребности в калориях;
– Придерживаться суточного соотношения БЖУ (25/30/45);
– Правильно распределять БЖУ в течение дня.
Что касается распределения БЖУ, то тут нужно помнить, что большую часть калорийных 
углеводов вы должны съесть в первой половине дня. Это нужно для того, чтобы вы успели потратить полученные из углеводов калории. Если есть калорийные углеводы вечером (макароны, каши, картофель и т.п.), то они с легкостью отложатся в жиры, так как расходовать калории из них будет некогда.
Белки следует распределять в течение всего дня равномерно, съедая большую часть протеиновой пищи в обед и ужин. На ужин употребляйте легкие белковые продукты, которые без труда перевариваются организмом и содержат в себе небольшое количество жиров (нежирный творог, отварное куриное филе, омлет из яиц, маложирный кефир или йогурт, нежирная рыба). Отличной компанией для легких белков будут некалорийные сложные углеводы (некрахмалистые овощи и овощные салаты).
Помните, что на расщепление белков наш организм тратит больше энергии, чем на расщепление жиров и углеводов. Поэтому белковая пища ускоряет метаболизм и помогает организму расходовать полученные из еды калории во время переваривания.
Жиры также следует употреблять в первой половине дня, так как они достаточно калорийны. До 14-15 часов дня желательно есть сладкие фрукты и прочие сладости, которые можно вписать в систему правильного питания (относительно невредные – желе, мармелад, сухофрукты, муссы, домашние молочные и творожные десерты).
Безусловно, при обучении диетологии или во время консультации с диетологом вам дадут еще много разных советов на счет распределения пищи и БЖУ в течение дня, но мы постарались донести хотя бы основы правильного питания.
Удачи вам в ваших стараниях на пути к коррекции веса!
Вы увлечены диетологией и мечтаете пройти курсы диетологов? В таком случае мы можем вам помочь…
Онлайн-калькулятор суточной нормы калорий и БЖУ поможет понять, какая норма необходима для поддержания формы, набора веса или похудения. Укажите ваши параметры, выберите образ жизни и цель. Система сделает расчет автоматически!
Майкл МакКормик
IM № 7, 2000
Стратегия достижения массы и рельефа
Они хороши на вкус, помогают достичь феноменальной <накачки> мышц и,
как все полагают, являются наиболее здоровым из всех питательных веществ.
А каковы же недостатки углеводов? Обратной стороной медали тут является
накопление жира. Постоянная диета с преобладанием углеводов стимулирует
высвобождение инсулина, что, в свою очередь, вызывает подъем уровня
жира в организме. Конечно, как бодибилдеру вам необходимо потреблять
большое количество углеводов. Но искусство в том, чтобы найти верное
соотношение между их типом и временем приема, так как не все углеводы
одинаковы.
Потребление большого количества <неправильных> углеводов в <неверное>
время дня может превратить даже генетически одаренного бодибилдера в
подобие заплывшего жиром эндоморфа. Попробуем предложить эффективный
метод употребления углеводов, легко вписывающийся в режим дня. Как уже
упоминалось, это потребление определенного типа углеводов в определенное
время. Такая стратегия позволит добиться максимальной <сухой> мышечной
массы при минимальном количестве жира.
В общих чертах метод заключается в снижении количества углеводов с течением
дня. В утренние часы процент калорий, получаемых из них, должен быть
максимальным, а гликемический индекс продуктов - средним. Примерно через
шесть часов после пробуждения наступает время снижения этого процента
и перехода на продукты с низким гликемическим индексом.
Гликемический индекс (ГИ) подразделяет все продукты на группы в зависимости
от их воздействия на уровень сахара в крови при его измерении через
3-4 часа после приема. Задача в том, чтобы оптимизировать соотношение
углеводов, жиров и протеинов при каждом приеме пищи, установив тем самым
баланс между высвобождением инсулина и его антагониста, глюкагона. Все
дело в анаболическом действии инсулина на жировые клетки - слишком много
углеводов в неправильное время - и вы заставите их увеличиваться в размерах.
Инсулин - это гормон, выделяемый бета-клетками островков Лангерганса
в поджелудочной железе в ответ на повышение уровня глюкозы в крови.
Он регулирует обмен глюкозы и процессы, необходимые для нормального
течения метаболизма жиров, углеводов и протеинов. Инсулин снижает уровень
глюкозы и обеспечивает ее транспортировку и проникновение в мышечные
и другие волокна. Прием углеводов повышает уровень инсулина и понижает
уровень глюкагона - гормона, производимого альфа-клетками тех же островков
Лангерганса, который стимулирует превращение гликогена в глюкозу в печени.
Высвобождение его вызывается гипогликемией и гормоном роста. Протеин
и жиры повышают уровень глюкагона, подавляя инсулин.
Гликемический индекс продуктов
|
Продукты с низким гликемическим индексом Арахис 21 Продукты со средним гликемическим индексом Йогурт без вкусовых |
Равиоли с мясом 56 |
Пицца с сыром 86 Продукты с высоким Морковь 101 |
Гликемический индекс
Некоторые продукты имеют высокий гликемический индекс, другие усваиваются
медленнее, поставляя глюкозу в кровь постепенно, и оцениваются, как
углеводосодержащие продукты с низким гликемическим индексом. Таким образом,
ГИ показывает, с какой скоростью данный нутриент превращается в глюкозу
и оказывается в кровотоке. Простые сахара поднимают уровень глюкозы
не быстрее, чем некоторые сложные углеводы. Гликемический индекс некоторых
продуктов может стать для вас открытием. Например, ГИ печеного картофеля
значительно выше, чем столового сахара.
Чем ниже ГИ, тем медленнее усвоение. Некоторые углеводы усваиваются
очень быстро и способны поднять уровень глюкозы на значительный уровень
почти мгновенно. Это продукты с наивысшим гликемическим индексом. И,
соответственно, продукты с низким ГИ <срабатывают> значительно медленнее.
Бодибилдеры способны наращивать сухую мышечную массу, когда их диета
спланирована так, чтобы минимизировать <всплески> сахара в крови. Как
правило, продукты с высоким содержанием жира и протеина имеют более
низкий ГИ, чем высокоуглеводные. Но на практике понятие гликемического
индекса к ним не применяется.
| Как сжечь жир: 10 лучших советов 1) Постепенно сокращайте суточное потребление калорий (каждую неделю на 50-100 ккал). 2) Не снижайте дневной калораж ниже 2000 ккал. 3) Достигнув уровня 2000 ккал в день, постепенно увеличивайте активность, что позволит сжечь больше жира. 4) Тренируйтесь с отягощениями 5 дней в неделю, чтобы ускорить метаболизм. 5) Ешьте маленькими порциями, но чаще - 6 раз в день, чтобы поддерживать постоянный уровень сахара в крови и не допустить голодания. Употребляйте заменитель пищи или протеиновую добавку, желательно смесь сывороточного протеина и казеина. 6) Старайтесь не есть одно и то же каждый день. Разнообразьте свое меню, чтобы прием калорий немного варьировался. 7) Каждый прием пищи должен содержать какое-то количество белка. Большую часть углеводов (особенно углеводы с высоким гликемическим индексом) старайтесь употреблять в первой половине дня. 8) Во избежание всплесков инсулина, способствующих накоплению жира, никогда не употребляйте углеводы сами по себе. 9) Не ешьте после 19.00. Употребление стимуляторов гормона роста перед сном также может способствовать сжиганию жира. 10) Используйте жиросжигающие добавки, содержащие норэфедрин, кофеин и йохимбин. А также, повышайте активность щитовидной железы, употребляя гаглстероны и фосфаты. Две эти добавки, принимаемые в комбинации, ускорят обмен веществ и активизируют рецепторы жировых клеток. Стив Холмэн |
Структура питания
Как показывает гликемический индекс, продукты совершенно по-разному
влияют на уровень сахара в крови. Даже разные виды вермишели имеют разный
ГИ, например, одни - 95, а другие - 45-50. Так что, если вы составляете
диету с учетом ГИ углеводов, то возможны различные вариации, что поможет
избежать однообразия. Придет время - и довольно скоро - когда выросшая
мышечная масса подтолкнет ваш аппетит на новый уровень. Не следует пренебрегать
ни одним типом здоровой пищи.
Вот как подразделяется величина ГИ:
низкий - 21-50;
средний - 51-100;
высокий - 101-150.
У большинства людей самый низкий уровень сахара наблюдается ранним утром.
Ведь человек <пережил> семи-девяти часовое воздержание от пищи во время
сна. Исследования показали, что здоровый взрослый человек запасает наибольшее
количество углеводов в виде мышечного гликогена, когда он получает их
в течение 4-6 часов после пробуждения. В продолжение дня способность
организма сохранять углеводы в виде гликогена снижается, а тенденция
превращения их в жир и сохранения в таком виде увеличивается.
Следовательно, правильной тактикой будет постепенное снижение содержания
углеводов в пище в течение дня с одновременным повышением количества
протеина в ней. Большинство бодибилдеров добиваются успеха, распределяя
прием различных нутриентов следующим образом:
Первые 6 часов после пробуждения: 30% протеинов, 30% жиров, 40% углеводов
со средним ГИ;
От 6 до 12 часов после пробуждения: 40% протеинов, 30% жиров, 30% углеводов
с низким ГИ;
От 12 до 17 часов после пробуждения: 50% протеинов, 30% жиров, 20% углеводов
с низким ГИ.
Упрощенно это означает, что вы должны съедать основную массу своих углеводов
в первой половине дня. Для более стабильного уровня сахара в крови,
отдавайте предпочтение продуктам с более низкими ГИ. Исключение составляет
тот небольшой период (2-3 часа), когда вы только закончили тренировку.
Сейчас самое время <закачать> высокогликемичные углеводы и протеины
в ваши мышцы. Послетренировочное <окно> позволяет вам использовать все
преимущества повышенной способности мышц к абсорбции высокогликемичных
углеводов.
Вот некоторые правила, которые необходимо помнить при составлении плана
потребления углеводов:
Никаких гарантий в достижении прогресса при использовании этой стратегии
питания мы дать не можем, так как успех зависит еще от множества факторов.
Даже самая лучшая тренировочная программа или чудодейственная диета,
если недостаточно аккуратно их выполнять, дадут меньший результат, чем
серьезный подход к не очень хорошей тренировочной программе или диете.
Диета со снижающимся в течение дня уровнем углеводов, помимо хорошей,
рельефной мускулатуры, приносит еще пользу здоровью, что связано с уровнем
инсулина. Это снижение риска возникновения сердечно-сосудистых заболеваний,
улучшение кислородоснабжения тканей, благодаря лучшей микроциркуляции,
и постоянный уровень ментальной энергии в течение дня. Диета с понижающимся
количеством углеводов подарит вам поджарое телосложение и хорошее здоровье.
Как известно, белки - основа зарождения жизни на нашей планете. По именно коацерватная капля, состоящая из молекул пептидов, стала основой зарождения живого. Это и не вызывает сомнений, ведь анализ внутреннего состава любого представителя биомассы показывает, что эти вещества есть во всем: растениях, животных, микроорганизмах, грибах, вирусах. Причем они очень разнообразны и макромолекулярны по природе.
Названий у этих структур четыре, все они являются синонимами:
- белки;
- протеины;
- полипептиды;
- пептиды.
Белковые молекулы
Их количество поистине неисчислимо. При этом все белковые молекулы можно разделить на две большие группы:
- простые - состоят только из аминокислотных последовательностей, соединенных пептидными связями;
- сложные - строение и структура белка характеризуются дополнительными протолитическими (простетическими) группами, называемыми еще кофакторами.
При этом сложные молекулы также имеют свою классификацию.
Градация сложных пептидов
- Гликопротеиды - тесно связанные соединения белка и углевода. В структуру молекулы вплетаются простетические группы мукополисахаридов.
- Липопротеиды - комплексное соединение из белка и липида.
- Металлопротеиды - в качестве простетической группы выступают ионы металлов (железо, марганец, медь и другие).
- Нуклеопротеиды - связь белка и нуклеиновых кислот (ДНК, РНК).
- Фосфопротеиды - конформация протеина и остатка ортофосфорной кислоты.
- Хромопротеиды - очень схожи с металлопротеидами, однако элемент, входящий в состав простетической группы, представляет собой целый окрашенный комплекс (красный - гемоглобин, зеленый - хлорофилл и так далее).
У каждой рассмотренной группы строение и свойства белков различны. Функции, которые они выполняют, также варьируются в зависимости от типа молекулы.
Химическое строение белков
С данной точки зрения протеины - это длинная, массивная цепь аминокислотных остатков, соединяющихся между собой специфическими связями, называемыми пептидными. От боковых структур кислот отходят ответвления - радикалы. Такое строение молекулы было открыто Э. Фишером в начале XXI века.
Позже более подробно были изучены белки, строение и функции белков. Стало ясно, что аминокислот, образующих структуру пептида, всего 20, но они способны комбинироваться самым разным способом. Отсюда и разнообразие полипептидных структур. Кроме того, в процессе жизнедеятельности и выполнения своих функций белки способны претерпевать ряд химических превращений. В результате они меняют структуру, и появляется уже совсем новый тип соединения.
Чтобы разорвать пептидную связь, то есть нарушить белок, строение цепей, нужно подобрать очень жесткие условия (действие высоких температур, кислот или щелочей, катализатора). Это объясняется высокой прочностью в молекуле, а именно в пептидной группе.
Обнаружение белковой структуры в условиях лаборатории проводится при помощи биуретовой реакции - воздействия на полипептид свежеосажденным (II). Комплекс пептидной группы и иона меди дает ярко-фиолетовую окраску.
Существует четыре основные структурные организации, каждая из которых имеет свои особенности строения белков.
Уровни организации: первичная структура
Как уже упоминалось выше, пептид - это последовательность аминокислотных остатков с включениями, коферментами или же без них. Так вот первичной называют такую структуру молекулы, которая является природной, естественной, представляет собой истинно аминокислоты, соединенные пептидными связями, и больше ничего. То есть полипептид линейного строения. При этом особенности строения белков такого плана - в том, что такое сочетание кислот является определяющим для выполнения функций белковой молекулы. Благодаря наличию данных особенностей возможно не только идентифицировать пептид, но и предсказать свойства и роль совершенно нового, еще не открытого. Примеры пептидов, обладающих природным первичным строением, - инсулин, пепсин, химотрипсин и другие.
Вторичная конформация
Строение и свойства белков этой категории несколько меняются. Такая структура может сформироваться изначально от природы либо при воздействии на первичную жестким гидролизом, температурой или иными условиями.
Данная конформация имеет три разновидности:
- Ровные, правильные, стереорегулярные витки, построенные из остатков аминокислот, которые закручиваются вокруг основной оси соединения. Удерживаются вместе только возникающими между кислородом одной пептидной группировки и водородом другой. Причем строение считается правильным из-за того, что витки равномерно повторяются через каждые 4 звена. Такая структура может быть как левозакрученной, так и правозакрученной. Но в большинстве известных белков преобладает правовращающий изомер. Такие конформации принято называть альфа-структурами.
- Состав и строение белков следующего типа отличается от предыдущего тем, что водородные связи образуются не между рядом стоящими по одной стороне молекулы остатками, а между значительно удаленными, причем на достаточно большое расстояние. По этой причине вся структура принимает вид нескольких волнообразных, извитых змейкой полипептидных цепочек. Есть одна особенность, которую должен проявлять белок. Строение аминокислот на ответвлениях должно быть максимально коротким, как у глицина или аланина, например. Этот тип вторичной конформации носит название бета-листов за способность будто слипаться при образовании общей структуры.
- Относящееся к третьему типу строение белка биология обозначает как сложные, разноразбросанные, неупорядоченные фрагменты, не обладающие стереорегулярностью и способные изменять структуру под воздействием внешних условий.
Примеров белков, имеющих вторичную структуру от природы, не выявлено.
Третичное образование
Это достаточно сложная конформация, имеющая название "глобула". Что собой представляет такой белок? Строение его основывается на вторичной структуре, однако добавляются новые типы взаимодействий между атомами группировок, и вся молекула словно сворачивается, ориентируясь, таким образом, на то, чтобы гидрофильные группировки были направлены внутрь глобулы, а гидрофобные - наружу.
Этим объясняется заряд белковой молекулы в коллоидных растворах воды. Какие же типы взаимодействий здесь присутствуют?
- Водородные связи - остаются без изменений между теми же самыми частями, что и во вторичной структуре.
- взаимодействия - возникают при растворении полипептида в воде.
- Ионные притяжения - образуются между разнозаряженными группами аминокислотных остатков (радикалов).
- Ковалентные взаимодействия - способны формироваться между конкретными кислотными участками - молекулами цистеина, вернее, их хвостами.
Таким образом, состав и строение белков, обладающих третичной структурой, можно описать как свернутые в глобулы полипептидные цепи, удерживающие и стабилизирующие свою конформацию за счет разных типов химических взаимодействий. Примеры таких пептидов: фосфоглицераткеназа, тРНК, альфа-кератин, фиброин шелка и другие.
Четвертичная структура
Это одна из самых сложных глобул, которую образуют белки. Строение и функции белков подобного плана очень многогранны и специфичны.
Что собой представляет такая конформация? Это несколько (в некоторых случаях десятки) крупных и мелких полипептидных цепей, которые формируются независимо друг от друга. Но затем за счет тех же взаимодействий, что мы рассматривали для третичной структуры, все эти пептиды скручиваются и переплетаются между собой. Таким образом получаются сложные конформационные глобулы, которые могут содержать и атомы металлов, и липидные группировки, и углеводные. Примеры таких белков: ДНК-полимераза, белковая оболочка табачного вируса, гемоглобин и другие.
Все рассмотренные нами структуры пептидов имеют свои методы идентификации в лабораторных условиях, основанные на современных возможностях использования хроматографии, центрифугирования, электронной и оптической микроскопии и высоких компьютерных технологиях.
Выполняемые функции
Строение и функции белков тесно коррелируют друг с другом. То есть каждый пептид играет определенную роль, уникальную и специфическую. Встречаются и такие, которые способны выполнять в одной живой клетке сразу несколько значительных операций. Однако можно в обобщенном виде выразить основные функции белковых молекул в организмах живых существ:
- Обеспечение движения. Одноклеточные организмы, либо органеллы, или некоторые виды клеток способны к передвижениям, сокращениям, перемещениям. Это обеспечивается белками, входящими в состав структуры их двигательного аппарата: ресничек, жгутиков, цитоплазматической мембраны. Если же говорить о неспособных к перемещениям клетках, то белки могут способствовать их сокращению (миозин мышц).
- Питательная или резервная функция. Представляет собой накопление белковых молекул в яйцеклетках, зародышах и семенах растений для дальнейшего восполнения недостающих питательных веществ. При расщеплении пептиды дают аминокислоты и биологически активные вещества, которые необходимы для нормального развития живых организмов.
- Энергетическая функция. Помимо углеводов, силы организму могут давать и белки. При распаде 1 г пептида высвобождается 17,6 кДж полезной энергии в форме аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), которая расходуется на процессы жизнедеятельности.
- Сигнальная и Заключается в осуществлении тщательного контроля за происходящими процессами и передачи сигналов от клеток к тканям, от них к органам, от последних к системам и так далее. Типичным примером может служить инсулин, который строго фиксирует количество глюкозы в крови.
- Рецепторная функция. Осуществляется путем изменения конформации пептида с одной стороны мембраны и вовлечения в реструктуризацию другого конца. При этом и происходит передача сигнала и необходимой информации. Чаще всего такие белки встраиваются в цитоплазматические мембраны клеток и осуществляют строгий контроль над всеми веществами, проходящими через нее. Также оповещают о химических и физических изменениях окружающей среды.
- Транспортная функция пептидов. Ее осуществляют белки-каналы и белки-переносчики. Роль их очевидна - транспортировка необходимых молекул к местам с низкой концентрацией из частей с высокой. Типичным примером служит перенос кислорода и диоксида углерода по органам и тканям белком гемоглобином. Ими же осуществляется доставка соединений с невысокой молекулярной массой через мембрану клетки внутрь.
- Структурная функция. Одна из важнейших из тех, которые выполняет белок. Строение всех клеток, их органелл обеспечивается именно пептидами. Они подобно каркасу задают форму и структуру. Кроме того, они же ее поддерживают и видоизменяют в случае необходимости. Поэтому для роста и развития всем живым организмам необходимы белки в рационе питания. К таким пептидам можно отнести эластин, тубулин, коллаген, актин, кератин и другие.
- Каталитическая функция. Ее выполняют ферменты. Многочисленные и разнообразные, они ускоряют все химические и биохимические реакции в организме. Без их участия обычное яблоко в желудке смогло бы перевариться только за два дня, с большой вероятностью загнив при этом. Под действием каталазы, пероксидазы и других ферментов этот процесс происходит за два часа. В целом именно благодаря такой роли белков осуществляется анаболизм и катаболизм, то есть пластический и
Защитная роль
Существует несколько типов угроз, от которых белки призваны оберегать организм.
Во-первых, травмирующих реагентов, газов, молекул, веществ различного спектра действия. Пептиды способны вступать с ними в химическое взаимодействие, переводя в безобидную форму или же просто нейтрализуя.
Во-вторых, физическая угроза со стороны ран - если белок фибриноген вовремя не трансформируется в фибрин на месте травмы, то кровь не свернется, а значит, закупорка не произойдет. Затем, наоборот, понадобится пептид плазмин, способный сгусток рассосать и восстановить проходимость сосуда.
В-третьих, угроза иммунитету. Строение и значение белков, формирующих иммунную защиту, крайне важны. Антитела, иммуноглобулины, интерфероны - все это важные и значимые элементы лимфатической и иммунной системы человека. Любая чужеродная частица, вредоносная молекула, отмершая часть клетки или целая структура подвергается немедленному исследованию со стороны пептидного соединения. Именно поэтому человек может самостоятельно, без помощи лекарственных средств, ежедневно защищать себя от инфекций и несложных вирусов.
Физические свойства
Строение белка клетки весьма специфично и зависит от выполняемой функции. А вот физические свойства всех пептидов схожи и сводятся к следующим характеристикам.
- Вес молекулы - до 1000000 Дальтон.
- В водном растворе формируют коллоидные системы. Там структура приобретает заряд, способный варьироваться в зависимости от кислотности среды.
- При воздействии жестких условий (облучение, кислота или щелочь, температура и так далее) способны переходить на другие уровни конформаций, то есть денатурировать. Данный процесс в 90% случаев необратим. Однако существует и обратный сдвиг - ренатурация.
Это основные свойства физической характеристики пептидов.
высаливание : осаждение солями щелочных, щелочноземельных металлов (хлорид натрия, сульфат магния), сульфатом аммония; при этом не нарушается первичная структура белка;
осаждение : использование водоотнимающих веществ: спирт или ацетон при низких температурах (около –20 С).
При использовании этих методов белки лишаются гидратной оболочки и выпадают в осадок в растворе.
Денатурация - нарушение пространственной структуры белков (первичная структура молекулы сохраняется). Может быть обратимая (структура белка восстанавливается после устранения денатурирующего агента) или необратимая (пространственная структура молекулы не восстанавливается, например, при осаждении белков минеральными концентрированными кислотами, солями тяжелых металлов).
Методы разделения белков Отделение белков от низкомолекулярных примесей
Диализ
Используют специальную полимерную мембрану, которая имеет поры определенной величины. Малые молекулы (низкомолекулярные примеси) проходят через поры в мембране, а крупные (белки) задерживаются. Таким образом, белки отмывают от примесей.
Разделение белков по молекулярной массе
Гель-хроматография
Хроматографическую колонку заполняют гранулами геля (сефадекс), который имеет поры определенной величины. В колонку вносят смесь белков. Белки, размер которых меньше, чем размер пор сефадекса, задерживаются в колонке, так как «застревают» в порах, а остальные свободно выходят из колонки (рис. 2.1). Размер белка зависит от его молекулярной массы.
Рис. 2.1. Разделение белков методом гель-фильтрации
Ультрацентрифугирование
Этот метод основан на различной скорости седиментации (осаждения) белковых молекул в растворах с различным градиентом плотности (сахарозный буфер или хлорид цезия) (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Разделение белков методом ультрацентрифугирования
Электрофорез
Данный метод основан на различной скорости миграции белков и пептидов в электрическом поле в зависимости от заряда.
Носителями для электрофореза могут служить гели, ацетатцеллюлоза, агар. Разделяемые молекулы движутся в геле в зависимости от размера: те из них, которые имеют бóльшие размеры, будут задерживаться при прохождении через поры геля. Меньшие молекулы будут встречать меньшее сопротивление и, соответственно, двигаться быстрее. В результате, после проведения электрофореза, бóльшие молекулы будут находиться ближе к старту, чем меньшие (рис. 2.3).
Рис. 2.3 . Разделение белков методом электрофореза в геле
Методом электрофореза можно разделить белки и по молекулярной массе. Для этого используют электрофорез в ПААГ в присутствии додецилсульфата натрия (ДДS-Na) .
Выделение
индивидуальных белков
Аффинная
хроматография
Метод основан на способности белков прочно связываться с различными молекулами нековалентными связями. Используется для выделения и очистки ферментов, иммуноглобулинов, рецепторных белков.
Молекулы веществ (лиганды), с которыми специфически связываются определенные белки, ковалентно соединяют с частицами инертного вещества. Смесь белков вносят в колонку, и искомый белок прочно присоединяется к лиганду. Остальные белки свободно выходят из колонки. Задержанный белок затем можно вымыть из колонки с помощью буферного раствора, содержащего в свободном состоянии лиганд. Этот высокочувствительный метод позволяет выделить в чистом виде очень малые количества белка из клеточного экстракта, содержащего сотни других белков.
Изоэлектрофокусирование
Метод основан на различной величине ИЭТ белков. Белки разделяют методом электрофореза на пластине с амфолином (это вещество, у которого заранее сформирован градиент pH в диапазоне от 3 до 10). При электрофорезе белки разделяются в соответствии со значением их ИЭТ (в ИЭТ заряд белка будет равен нулю, и он не будет передвигаться в электрическом поле).
Двухмерный электрофорез
Представляет собой сочетание изоэлектрофокусирования и электрофореза с ДДС-Na. Проводят сначала электрофорез в горизонтальном направлении на пластине с амфолином. Белки разделяются в зависимости от заряда (ИЭТ). Затем обрабатывают пластину раствором ДДС-Na и проводят электрофорез в вертикальном направлении. Белки разделяются в зависимости от молекулярной массы.
Иммуноэлектрофорез (Вестерн-блот)
Аналитический метод, используемый для определения специфичных белков в образце (рис 2.4).
Выделение белков из биологического материала.
Разделение белков по молекулярной массе методом электрофореза в ПААГ с ДДС-Na.
Перенос белков с геля на полимерную пластину с целью облегчения дальнейших работ.
Обработка пластины раствором неспецифического белка для заполнения оставшихся пор.
Таким образом, после этого этапа получена пластинка, в порах которой содержатся разделенные белки, а пространство между ними заполнено неспецифическим белком. Теперь надо выявить, есть ли среди белков искомый, ответственный за какое-то заболевание. Для выявления используют обработку антителами. Под первичными антителами понимают антитела к искомому белку. Под вторичными антителами понимают антитела к первичным антителам. В состав вторичных антител вводят дополнительно специальную метку (т.н. молекулярный зонд), чтобы потом можно было визуализировать результаты. В качестве метки используются радиоактивный фосфат или фермент, прочно связанные с вторичным антителом. Связывание сначала с первичными, а затем с вторичными антителами преследует две цели: стандартизация метода и улучшение результатов.
Обработка раствором первичных антител связывание происходит в том месте пластины, где есть антиген (искомый белок).
Удаление несвязавшихся антител (промывка).
Обработка раствором меченых вторичных антител для последующей проявки.
Удаление несвязавшихся вторичных антител (промывка).
Рис. 2.4 . Иммуноэлектрофорез (Вестерн-блот)
В случае присутствия искомого белка в биологическом материале – на пластинке появляется полоса, свидетельствующая о связывании этого белка с соответствующими антителами.