Skład chemiczny żywności – Właściwości białek i ich rola w organizmie Opracowane przez: Izabelę Budną i Natalię Palarczyk

Co to są białka? Białka to elementy budowy wszystkich tkanek ustroju człowieka oraz wielu związków takich jak: enzymy, hormony, przeciwciała. Zbudowane są z aminokwasów. Odpowiednie ilości białek decydują o normalnym wzroście i rozwoju człowieka, regeneracji wydalanych lub uszkodzonych tkanek.

Z czego zbudowane są białka? - z węgla (50-55%) - z wodoru (6-7%) - z tlenu (20-23%) - z azotu (12-19%) - z siarki (0,2-3%) - z fosforu (0-6%) W skład niektórych rodzajów białek mogą wchodzić również siarka i fosfor, rzadziej miedź, magnez, żelazo, cynk, jod.

Podział białek Ze względu na pochodzenie: - roślinne - zwierzęce - wirusowe - bakteryjne Ze względu na ich funkcje biologiczne: - transportowe (hemoglobina)‏ - strukturalne (kolagen)‏ - odpornościowe i ochraniające (fibrynogen)‏ - biorące udział w skurczu (miozyna)‏ - białka błon komórkowych - hormony (insulina)‏ - toksyny (jad węża)‏

Ze względu na rozpuszczalność i kształt cząsteczki - fibrylarne - nierozpuszczalne w wodzie, mają włóknistą strukturę i są odporne na działanie kwasów i zasad. globularne - rozpuszczalne w wodzie i rozcieńczonych roztworach soli o kształtach kulistych lub elipsoidalnych. Ze względu na skład chemiczny - proste- w wyniku hydrolizy powstają tylko aminokwasy - skoniugowane - w wyniku hydrolizy powstają aminokwasy i inne składniki.

Co to są aminokwasy? grupę aminową -NH2 (zasadową) Aminokwasy są to organiczne związki chemiczne, zawierające: grupę aminową -NH2 (zasadową) grupę karboksylową- COOH (kwasową).

Najprostsze aminokwasy Do najprostszych aminokwasów zaliczamy: Alaninę C3H7NO2- jest prostym aminokwasem, jednym z dwudziestu standardowych aminokwasów białkowych Glicyna NH2CH2COOH- to substancja krystaliczna, o słodkim smaku, rozpuszczalna w wodzie. Glicyna jest podstawowym składnikiem większości białek.

Alanina, Glicyna- ich wzory strukturalne

Co to są peptydy i jak powstają? Peptydy - związki zbudowane z kilku reszt aminokwasowych. Polipeptydy zawierające więcej niż 100 reszt aminokwasowych noszą nazwę białek. Peptyd powstaje przez połączenie grupy karboksylowej (-COOH) jednego aminokwasu z grupą aminową (-NH2) drugiego aminokwasu z wydzieleniem cząsteczki wody.

Jak powstaje białko? Białka tworzą się podczas reakcji polikondensacji (reakcja polimeryzacji, przebiegająca stopniowo i z wydzieleniem małych cząsteczek). Reakcja zachodzi we wszystkich organizmach dzięki rybosomom, czyli skomplikowanym kompleksom enzymatycznym. W czasie reakcji grupa karboksylowa jednego aminokwasu reaguje z grupą aminową drugiego. Między dwoma resztami aminokwasów tworzą się wiązania, zwane wiązaniami peptydowymi a powstały związek nosi nazwę dipeptydu. Oczywiście reakcja nie kończy się na reakcji pomiędzy dwoma cząsteczkami. Cząsteczka dipeptydu na końcach posiada grupę karboksylową i aminową do których dołączają się kolejne cząsteczki aminokwasów. Tym sposobem cząsteczka rozrasta się do dużych rozmiarów i osiąga masę cząsteczkową do 10000u. Cząsteczki białka mają określoną budowę przestrzenną. Łańcuch peptydowy jest w określony sposób pofałdowany. To pofałdowanie powstaje wskutek działania różnego rodzaju sił wiążących występujących pomiędzy różnymi odcinkami łańcucha peptydowego.

Schemat powstawania białka

Struktury poziomów białka - struktura pierwszorzędowa (podaje sekwencję aminokwasów) - struktura drugorzędowa określa jak łańcuchy ułożone są w przestrzeni (spirale, arkusze) - struktura trzeciorzędowa określa najbardziej korzystne uporządkowanie przestrzenne poszczególnych części białka - struktura czwartorzędowa określa przestrzenne powiązania kilku cząsteczek w jedną cząsteczkę białka

Człowiek podobnie jak większość zwierząt musi spożywać białko roślinne lub zwierzęce, ponieważ właśnie z nich czerpie aminokwasy, których sam nie jest w stanie sam sobie wytworzyć. Źródłem białka zwierzęcego są: mięso, drób, jaja, ryby, mleko, sery. Natomiast roślinnego znajdują się w: fasoli, soi, zielonym groszku, bobie, ziemniakach, mące, kaszach.

Zapotrzebowanie na białko Białka powinny dostarczać 10-14% wartości energetycznej dziennej racji pokarmowej dorosłego człowieka. Powinno to być białko pełnowartościowe zawierające 8 niezbędnych aminokwasów.

Co i ile ma białka? Mleko- 1-3% Ser twarogowy- 16 do 21% Sery żółte- 16 do 31% Jaja- 13% Wieprzowina- 15-21% Wołowina 16-21% Cielęcina 18-23% Baranina 17-20% Drób- 18-23% Ryby- 16-19% Groszek zielony- 6% Brukselka- 5% Produkty zbożowe- 7-14%

Skutki niedoboru białka Jeśli nie będziemy dostarczać organizmowi właściwej ilości oraz jakości białek, wówczas może dojść do zachwiania panującej w nim równowagi, zakłócenia procesów syntezy. Szczególnie dzieci oraz młodzież, będące w fazie intensywnego wzrostu powinny zwracać uwagę na to co jedzą. Nieodpowiednia dieta może stać się przyczyną osłabienia układu immunologicznego, zwiększenia częstości zachorowań, zahamowania rozwoju intelektualnego, a nawet zahamowania procesów wzrostowych. Skutkiem niedoboru białka jest: osłabienie zdolności regeneracji tkanek, łamliwość paznokci, wypadanie włosów, szorstkość skóry, wczesne starzenie się (zmarszczki), obrzęki stawów, owrzodzenia w układzie pokarmowym, anemia, depresja.

Skutki nadmiaru białka Nadmierne spożywanie białka powoduje zaburzenia metabolizmu, czego wynikiem jest wiele chorób, nazywanych cywilizacyjnym, do których zaliczamy między innymi miażdżycę. Niebezpieczne dla organizmu jest zjadanie zbyt dużych ilości białek, w szczególności pochodzenia zwierzęcego. Jeśli przekroczymy należne zapotrzebowanie organizmu na białko, musimy się liczyć, że nasz organizm się zbuntuje. Nadmiar białek w organiźmie przyczynia się do wzrostu zachorowalności na choroby serca, nowotwory jelita grubego, alergie, choroby nerwowe i nadciśnienie tętnicze. Ponadto u tych osób częściej występują zaparcia, nerwowości i kłopoty ze snem. Społeczeństwa w krajach rozwiniętych spożywają duże, a często zbyt duże ilości białek. Może to powodować osteoporozę, która polega na zaburzeniach w strukturze kości. Warstwa korowa staje się cienka, a gęstość tkanki kostnej ogólnie się zmniejsza. Powoduje to kruchość i łamliwość kości.

Jakie właściwości mają białka? Białka nie posiadają charakterystycznej dla siebie temperatury topnienia. Z reguły związki te są rozpuszczalne w wodzie. Niektóre z nich mogą rozpuszczać się w rozcieńczonych kwasach lub zasadach, jeszcze inne w rozpuszczalnikach organicznych. Białka posiadają zdolność wiązania cząsteczek wody. Efekt ten nazywamy hydratacją.

Denaturacja białek, która polega na całkowitym zniszczeniu ich struktury, zachodzi na skutek działania wysokiej temperatury, mocnych kwasów i zasad, detergentów.

Reakcją charakterystyczna białek jest reakcja ksantoproteinowa - polegająca na działaniu stężonym kwasem azotowym HNO3 na białka. Pod jego wpływem pojawia się żółte zabarwienie. Druga reakcją charakterystyczną jest reakcja biuretowa - w której w wyniku działania roztworu CuSO4 w środowisku silnie zasadowym powstaje związek posiadający fioletowe zabarwienie.

Niewielkie stężenie soli zwiększa rozpuszczalność białek Niewielkie stężenie soli zwiększa rozpuszczalność białek. Jeżeli stężenie soli będzie wzrastać, korzystny wpływ jonów soli na rozpuszczalność białka ustaje. Przy dużym stężeniu soli białka rozpuszczalne w wodzie będą się wytrącać z roztworów wodnych. Proces ten nazywa się wysalaniem.

Literatura: Podręcznik do chemii ,,Ciekawa chemia cz.3” www.wikipedia.pl http://www.bryk.pl/teksty/gimnazjum/chemia/biochemia/12947-właściwości_fizyczne_i_chemiczne_białek.html http://www.bryk.pl/teksty/gimnazjum/chemia/biochemia/15511-białka_i_jego_właściwości.html http://www.eszkola.pl/czytaj/Aminokwasy%20/15677 http://chemia.organiczna.webpark.pl/bialka/bialka.htm http://chemia.waw.pl/wiazanie-peptydowe.htm