Протеините са основен градивен елемент в човешкото тяло, които представляват около 19% от неговата маса. Останалата част съставляват вода (60%), липиди (15%), въглехидрати (1%) и минерални вещества (5%). Протеините изпълняват множество жизненоважни функции в човешкото тяло. Те са основен строителен материал на клетъчните мембрани. Протеините колаген, кератин и еластин съставляват съединителната тъкан на човешкото тяло и осигуряват неговата стабилност. Движението на мускулите се осигурява от протеините актин, миозин, тропомиозин и тропонин. Редица протеини изпълняват важна транспортна функция, свързана с пренасяне на множество субстанции (мастни киселини, кислород, въглероден диоксид, желязо, йоните на калий и натрий и т.н.) чрез кръвния ток. Съществуват протеини, които изпълняват регулаторни функции, свързани с обмяната на веществата. Например инсулинът играе ключова роля в регулирането на нивото на глюкоза в кръвния ток и способства за трансформирането й в триглицериди (мазнини). Известни са протеини, които изпълняват важни защитни функции. Основен елемент в имунната защита на човешкия организъм са специализирани протеини, т.нар. антитела (имуноглобулини). Значителната кръвозагуба се възпрепятства от протеините фибриноген и тромбин. Защитата на вътрешността на стомаха от агресивното действие на киселината на стомашния сок се осъществява от протеина муцин и т.н.
На повърхността на клетъчните мембрани действат протеинови рецептори,
които изпълняват сигнална функция – предават във вътрешността на клетките информация за промените във външната среда. Макар и твърде рядко (едва когато се изчерпат традиционните източници на енергия – въглехидратите и липидите) протеините служат и като енергиен източник. При разграждането на 1 г протеини се освобождават 4,2 ккал енергия. Почти всички биохимични процеси, протичащи в човешкия организъм, се катализират от особени белтъчни вещества – ензими, които ускоряват хиляди пъти скоростта на тези процеси и правят възможно тяхното осъществяване при „меките“ условия на човешкото тяло. Определени протеини в клетките изпълняват „антифризни“ функции – способстват за понижение на температурата на замръзване, предотвратявайки загубата на жизнени функции при ниски температури.
През 1728 година италианският химик Якопо Бекари изолира от пшеничното брашно първото белтъчно вещество
Предвид неговата лепливост и пластичност то получило наименованието глутен (от латинската дума gluten – лепило). В последвалите години са изолирани редица други вещества с подобни свойства – фибрин (от кръвта), овалбумин (от яйцето), желатин (от костите и хрущялите) и др. Това дало основание на френския химик Антоан Фуркроа да ги отдели в отделен клас биологични вещества. Названието протеини (от гръцката дума πρωτειον – първичен) е използвано за първи път през 1838 г. от шведския химик Йонс Берцелиус в писмото му до неговия холандски колега Герардус Мулдер. В края на същия век известният немски биолог Албрехт Косел лансира теория, съгласно която белтъчните вещества се състоят от свързани помежду си аминокиселни. Това твърдение било блестящо доказано от именития му сънародник Херман Фишер, удостоен с Нобелова награда през 1902 г.
В резултат на задълбочените изследвания на тези изключително важни природни вещества било установено, че протеините на човешкото тяло са
линейни полимери, съставени от двадесет основни (канонични) аминокиселини:
валин, левцин, изолевцин, треонин, метионин, лизин, фенилаланин, триптофан, аргинин, хистидин, глицин, аланин, пролин, серин, цистеин, аспарагинова киселина, аспарагин, глутаминова киселина, глутамин и тирозин. Първите осем от тях са т.нар. есенциални (незаменими) аминокиселини, които човешкият организъм не може да синтезира. Те трябва задължително ежедневно да се осигуряват с менюто. Пълноценността на един протеин в значителна степен се определя от количеството на тези аминокиселини в неговия състав. Следващите две аминокиселини са условно незаменими, а останалите – заменими, които човешкият организъм може да синтезира. Кой и защо е избрал именно тези аминокиселини от всички няколкостотин, срещащи се в природата, е загадка, отговор на която науката няма. В биосферата на нашата планета се срещат около сто хиляди милиарда различни протеини, изграждащи организмите на над 106 вида живи организми – от вирусите до човека. Броят на аминокиселините в протеините на човешкото тяло варират от 30 до 3000 (рядко много повече).
В средата на миналия век датският биохимик Кай Линдстрьом-Ланг предложи
четири нива за описване на структурната организация
на белтъчните вещества – първична, вторична, третична и четвъртична структура. Първичната структура – последователността (секвенцията) на свързването на аминокиселините в белтъчната молекула, се определя еднозначно от генетичния код, съхраняван в носителя на наследствената информация – молекулата на дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК). Останалите структури са свързани с пространственото разположение на полимерните аминокиселинни вериги, което се реализира посредством различни типове връзки – йонни, ковалентни, дисулфидни и пр.
Редица въздействия – топлинно, радиоактивно, ултразвуково, както и действието на киселини, основи и соли, способстват за разрушаването на вторичната, третичната и четвъртичната структура на протеините и водят до пълната загуба на техните физиологични функции. Процесът е известен като денатурация. Тя бива обратима или необратима. Пример за необратима денатурация е топлинната обработка на яйцата, в хода на която прозрачният яйчен белтък овалбумин се превръща в непрозрачна, относително твърда и неразтворима маса.
Животинските протеини се усвояват в значително по-висока степен (от 40 до 100%) в сравнение с растителните, които се утилизират едва от 20 до 40%. Млечните протеини се усвояват около 60%, тези на месото – до 40%, на рибите – около 95%, а на яйцето – 98%. За разлика от растителните, животинските протеини се метаболизират от организма твърде продължително време – от 3 до 5 часа. Ето защо диетолозите не препоръчват на вечеря да се консумират значителни количества протеини. Освен че натоварват сериозно храносмилателния тракт, те способстват и за синтеза на невротрансмитера допамин, който влияе негативно на качеството на съня.
Консумирането на растителни протеини, съдържащи се в значителни количества в бобовите култури – соя, грах, фасул и леща, е полезно за организма, тъй като те съдействат за разширяване на палитрата от потребните на организма аминокиселини. Повечето диетолози споделят мнението, че повишената консумация на животински протеини не е полезна за организма. Освен че в значителна степен се увеличава количеството на урея и пикочна киселина, с елиминирането на които организмът може и да не се справи, според някои последни изследвания това води и до повишаване на риска от развитие на раково заболяване или преждевременна смърт. Съгласно учени от Южнокалифорнийския университет в САЩ редовната и значителна консумация на животински протеини е еквивалентна на... ежедневното изпушване на 20 цигари. Препоръчваната дневна доза протеини в значителна степен зависи от възрастта и физическата активност на индивида. Като правило тя не следва да надвишава 2 г на килограм телесна маса.
Доц. д-р Димитър ПОПОВ
