Белки состоят из тысяч атомов. Они бывают разной, весьма специфической формы. Именно формой определяется тип белка. Человеческое тело содержит более 20 000 разных видов белков. Поскольку белки – это скопления атомов, а атомы очень малы, белки тоже имеют не очень большие размеры. Средний диаметр белка – около 10 нанометров (нанометр – это одна миллионная часть миллиметра).
Клетка, – правда, очень маленькая, – заполненная самыми разными белками. Все эти круглые и продолговатые структуры – белки разных типов. (Источник: David S. Goodsell, Scripps Research Institute.)
На следующих рисунках вы увидите более подробное изображение нескольких белков. Каждый маленький шарик – атом.
Этот белок расположен перпендикулярно к клеточной стенке. Он выкачивает из клеток атомы натрия.
(Источник: David S. Goodsell, Scripps Research Institute.)
Этот белок называется антителом. Антитела прикрепляются к клеточным стенкам нежелательных «гостей» организма, например, бактерий или вирусов, и повреждают их. Антитела вырабатываются лейкоцитами и выпускаются в кровеносную систему. (Источник: David S. Goodsell, Scripps Research Institute.)
Белки имеют две функции. Во-первых, это строительный материал для наших клеток. Клетка содержит миллионы белков, которые определяют их форму и структуру. Точно так же, как из деревянных балок строят каркас дома, из длинных белков-«перекладин» строится каркас клетки. Лейкоциты умеют ловить бактерии своими длинными «руками», потому что эти руки закреплены на специальном шарнирном белковом механизме, который поворачивает их в сторону бактерий. На клетках наших бронхов есть длинные наросты, которые покачиваются туда-сюда, смахивая с поверхности пыль и слизь. Каркас этих наростов сделан из белков.
Во-вторых, белки – еще и рабочие лошадки наших клеток. Они выполняют почти все задачи внутри клеток и вокруг них: расщепляют вещества, например, лекарства, алкоголь или еду; создают вещества, например, жиры или гормоны; пропускают вещества (например, натрий и глюкозу) в клетки и обратно; служат хранилищем и упаковкой для веществ вроде железа или витамина B12. Нет практически ни одного процесса в нашем организме, в котором не участвовали бы белки. Определенные белки в клетках вашего желудка вырабатывают и выделяют желудочный сок. Другие белки, находящиеся в стенках нервных клеток ягодиц, отслеживают давление, тем самым позволяя вам чувствовать кресло, в котором вы сейчас сидите. Белки внутри вашего глаза чувствительны к свету, благодаря чему вы читаете эту книгу. Длинные белковые нити в ваших мышцах могут укорачиваться, сокращая их, благодаря чему вы можете перевернуть страницу книги, танцевать, смеяться, ходить. Белки – это двигатели жизни. ДНК в наших клетках содержит инструкции по производству белков. Без белков жизни нет.
Вам нужно знать еще кое-что: белки состоят из нитей аминокислот. В человеческом организме есть двадцать видов аминокислот, из которых могут формироваться белки. Аминокислоты – это маленькие скопления атомов, которые всегда вырабатываются по четкому плану. Нанизываясь рядом, как жемчужины на нитку, аминокислоты формируют белок. А затем эта длинная нить из аминокислот сворачивается определенным образом – в шар, палочку или полый цилиндр. Это сворачивание происходит потому, что атомы, из которых сделана нить, заряжены положительно или отрицательно и могут притягиваться или отталкиваться.
Взаимоотношения между атомами, аминокислотами и белками можно описать следующим образом. Представьте себе различные виды кубиков Lego разных размеров и цветов: их роль играют различные атомы, например, водород, кислород, углерод и так далее. Из кубиков Lego можно построить маленькие простые структуры, например, стены, окна или крыши; точно так же из атомов можно построить двадцать разных аминокислот. И точно так же, как из простых структур можно построить целый домик, из аминокислот делаются белки. Белок может состоять из нескольких десятков аминокислот (маленький домик) или из нескольких тысяч (гигантский дворец). Читатели, которые хотят узнать больше о белках и аминокислотах, найдут подробности в конце книги, в разделе «Дополнительное чтение».
Белки – и, соответственно, аминокислоты, – содержатся в основном в мясе. Мясо состоит по большей части из мышечных клеток, богатых белком. Рыба, яйца и сыр тоже содержат много белков; кроме того, существуют белки и растительного происхождения. Богатые источники растительного белка – орехи, бобовые, тофу и некоторые овощи, например, брокколи. Как мы обсудим позже, растительные белки полезнее для здоровья, чем животные.
ПОДВОДИМ ИТОГ
Белки — это строительный материал и рабочие лошадки клеток. Белки можно найти и внутри, и снаружи клетки, например, в кровеносной системе или вокруг клеточной стенки.
Источники животного белка – мясо, рыба, сыр и яйца. Источники растительного белка – орехи, семена, бобовые (горох, бобы, чечевица), киноа (псевдозлак, родственный шпинату) и тофу.
Растительный белок полезнее для здоровья, чем животный.
Роль белков в старении
Почему я все это объясняю? Потому, что белки играют важную роль в процессе старения. Клетки содержат миллионы белков. Эти белки постоянно вырабатываются и разрушаются внутри клетки. К сожалению, процесс переработки не всегда идет гладко. Иногда белку удается избежать переработки и остаться внутри клетки. Поначалу этих белков мало, но за десятилетия их в клетке накапливается все больше и больше. Кроме того, они часто слипаются вместе, так что клетка постепенно наполняется неразрушимыми белковыми комками. Со временем этих белков в клетке становится столько, что она уже не может нормально функционировать. Из-за этого клетки стареют: сердечные клетки начинают плохо сокращаться, нервные клетки неэффективно передают сигналы, пищеварительные клетки не усваивают питательные вещества так же хорошо, как раньше. Наконец, многие клетки просто умирают, задушенные паутиной белков. Можно сравнить этот процесс с деградирующей фабрикой. На хорошо работающей фабрике (в клетке) трудится ровно столько рабочих (белков), сколько нужно: не слишком много и не слишком мало. Но представьте, что владелец фабрики начинает набирать все больше и больше персонала. Со временем рабочий цех, кабинеты руководителей и коридоры полностью заполняются людьми, которые не просто гуляют туда-сюда, а сцепились друг с другом руками и ногами. Такая фабрика не сможет работать нормально, а если набрать слишком много людей, она просто ничего не сможет производить. В конце концов, фабрика просто лопнет по швам. Именно это, практически буквально, происходит в клетках: с течением десятилетий они оказываются настолько набиты белковыми комками, что просто не могут функционировать нормально, из-за чего стареют и умирают.
