Белки необходимы организму как для образования новых, так и для поддержания нормального функционирования уже имеющихся тканей; кроме того, они служат источником энергии. Подчеркиваем, главное назначение белков — быть пластическим материалом в организме человека, а не источником энергии.
Для того чтобы белки могли быть использованы в организме, они должны подвергнуться расщеплению путем окисления до таких простых веществ, как вода, углекислота, сульфаты, фосфаты и простые азотистые соединения, которые затем используются в организме (аминокислоты) или выводятся из него (вода, углекислота).
Все встречающиеся в природе белки содержат пять элементов: углерод, водород, кислород, азот и серу. В некоторых специфических белках содержатся в значительных количествах другие элементы: фосфор (в казеине, основном белке молока, имеющие первостепенное значение в питании детей, особенно младенческого возраста), йод (в белке щитовидной железы), железо (в гемоглобине крови, необходимом для процесса дыхания).
Относительно высокое и достаточно постоянное (в среднем 16 %) содержание азота служит отличительным признаком белков. Таким образом, белки — это органические высокомолекулярные азотсодержащие соединения, присутствующие в каждой клетке и определяющие ее жизнедеятельность.
Белковые молекулы очень велики. Молекулярный вес обычного яичного белка — альбумина — составляет около 34500. Вообще же молекулярные веса белковых молекул колеблются в пределах от 10000 до 1000000 и более. Можно легко представить себе, насколько велик размер белковых молекул, сравнив его с молекулярным весом одного из жиров, равным 807, глюкозы, равным 180, и неорганической соли. например, хлористого натрия, равным 58,5.
Белковые молекулы не только очень велики, но и чрезвычайно сложны. Как и другие сложные молекулы, их можно расщепить на более простые молекулы. Такие простые молекулы, образующиеся в результате полного расщепления белка, называются аминокислотами. Аминокислоты часто называют «кирпичиками», используемыми для построения белковой молекулы. Они являются исходными составными частями белков. В настоящее время в различных объектах живой природы обнаружено до 200 различных аминокислот. В организме человека их около 60, но в состав белков входят только 20 аминокислот, называемых природными. Остальные аминокислоты существуют в свободном состоянии.
В организме человека насчитывается около 5 миллионов разнообразных белков. Из этого огромного количества природных белков известны точное строение и структура ничтожно малой части, не более 1000. В состав всех этих полимерных молекул входят 20 различных мономерных аминокислот.
Значение белков как основы всего живого было отмечено еще Ф.Энгельсом. Развитие науки полностью подтвердило его известное представление: «Повсюду, где мы встречаем жизнь, мы находим, что она связана с каким-либо белковым телом, и повсюду, где мы встречаем какое-либо белковое тело, не находящееся в процессе разложения, мы без исключения встречаем и явления жизни». Основополагающим в естествознании является определение Ф. Энгельса: «Жизнь есть способ существования белковых тел».
Белки окисляются в организме не полностью. Аминогруппы отщепляются от молекул белка и выводятся с мочой в форме мочевины. Поэтому при сжигании белка в специальном калориметре выделяется больше энергии, чем при его окислении в организме. Разница приходится на ту энергию, которая выделяется при сжигании мочевины. Так, при сжигании белка в калориметре выделяется 5,4 ккал/г, а при окислении в организме человека — 4,1 ккал/г.
В организме человека за сутки расходуется, по данным разных авторов, около 300–400 г белка. Примерно 2/3 образовавшихся аминокислот используются на новый синтез белка, но 1/3 безвозвратно окисляется в энергетических цепях и должна пополняться поступлением белка из пищи.
Из 20 аминокислот, определяющих все многообразие белковых структур в организме человека, 10 аминокислот синтезируются самим организмом. Это так называемые заменимые аминокислоты. Другие 10 аминокислот не могут синтезироваться в организме и должны обязательно поступать с пищей. Их называют незаменимыми аминокислотами. И заменимые, и незаменимые аминокислоты важны для организма. Незаменимость в данном случае означает необходимость поступления с пищей.