Читать книгу Питание тела - Алексей Юрьевич Тихомиров, Алексей Тихомиров - Страница 4

Белки (протеины) – высокомолекулярные органические вещества, построенные из остатков двадцати аминокислот, составляют основу структурных элементов клеток и тканей, а также процессов жизнедеятельности всех организмов: играют структурную (построение тканей и клеточных компонентов) и функциональную роль (ферменты, гормоны, дыхательные пигменты и прочее). С белками связано осуществление основных проявлений жизни: обмена веществ, сократимости, раздражимости, способности к росту, размножению и даже мышлению. Связывая значительные количества воды, белки образуют плотные коллоидные структуры, характерные для нашего тела.

Бесчисленное множество различных видов белков, с которыми мы встречаемся в животных и растительных организмах, объясняется огромным разнообразием возможных последовательных соединений в молекуле 20-ти распространенных в природе аминокислот. Белки представляют собой сложные высокомолекулярные вещества, построенные из сотен аминокислотных остатков. При образовании белковой молекулы аминокислоты соединяются в длинные пептидные нити, которые затем обычно скручиваются в шароподобные или волокнистые образования. Белки бывают простые (протеины) – содержащие только остатки аминокислот, и сложные (протеиды), в молекуле которых отсутствуют компоненты небелковой природы. Помимо структурных белков, к белковым веществам относятся: ферменты – важнейшие ускорители биохимических реакций в организме; некоторые гормоны – тонкие регуляторы обменных процессов; нуклеопротеиды – регуляторы синтеза белков в организм и, вероятно, носители наследственных свойств.

Ферменты отличаются удивительной способностью в десятки и сотни тысяч раз ускорять определенные реакции. Особые ферменты выделяются в желудочно-кишечном тракте человека, способствуя расщеплению белков пищи отдельных аминокислот. Пепсин выделяется в желудке, трипсин и химотрипсин – в поджелудочной железе, пептидазы – в кишечнике. Содержащийся в слюне фермент – амилаза – расщепляет крахмал до сахаров; фермент поджелудочной железы – липаза – в присутствии желчи осуществляет расщепление желчи осуществляет расщепление жиров до жирных кислот и глицерина. Ферменты присутствуют в каждой клетке человеческого тела, способствуя разнообразным химическим реакциям обмена веществ. По химическому строению ферменты представляют собой либо простые, либо сложные белки. Простые ферменты являются белками, в составе которых особое расположение аминокислот придает им способность катализировать химические реакции. В состав сложных ферментов, помимо белков, входят производные витаминов, которые необходимы для для синтеза ряда ферментов, либо какие-нибудь другие небелковые соединения.

Итак, белки – это пластичный стройматериал, «кирпичики» живых организмов (более 20%). Мышцы, кости и кожа особенно богаты белками. Энзимы, («биокатализаторы»), гормоны и антитела тоже состоят из белка. Белки состоят из 20-ти аминокислот, которые подвержены постоянному преобразованию. Для человека 9 из них незаменимы и должны потребляться с пищей. К ним относятся: гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин/цистеин*, фенилаланин/тирозин*, треонин, триптофан, валин (*– могут использоваться как заменители). Содержание различных аминокислот определяет характер и функцию белка. Чем больше незаменимых кислот, тем полноценнее белок. Животные продукты в этом смысле более полноценны, а в растительных часто отсутствует одна из незаменимых аминокислот. Этот недостаток можно компенсировать за счет подходящих комбинаций с другими продуктами (схема 2).

Питательная ценность протеинов тем выше, чем они богаче незаменимыми аминокислотами. Для определения качества белков с точки зрения их питательной ценности существуют различные параметры. Один из них – это биологическая ценность, определяемая как процент азота, усвоенный организмом, по отношению к общему его содержанию в протеине (схема 1). Молоко и яйца содержат наилучший по качеству белок, так как в них входят все 9 незаменимых аминокислот в соотношении, благоприятном для организма.

Продукт… питательная ценность (%) (схема 1):

молоко…93/яйца…100/сыр…85/соя…85/бобы…73/рис…86/говядина…75/рыба…75/пшеница…45/кукуруза…70/рожь…75

Другим важным параметром является протеиновое число, представляющее собой процентное соотношение веса протеинов к съедобной части продукта. Протеиновое число мяса составляет 15—22%, рыбы 10—20%, яиц 13%, молока 3,5%, макарон 10,5%.

Оптимальная потребность в белках равна примерно 1 грамм на килограмм веса тела человека. Потребление больших доз белка, в ущерб углеводному компоненту, не только вредно, но и непродуктивно. Для большинства взрослого населения потребление белка не является проблемой. Взрослые получают его даже в избытке, с мясными и молочными продуктами. Избыточно количество белков в рационе может вызывать дефицит минеральных веществ в организме. Продукты распада белка должны перерабатываться печенью и выводиться почками, в процессе чего вымываются кальций, магний и другие минералы. Избыточный белок часто вызывает остеопороз, аллергии и нарушение иммунной системы. Продукты с высоким содержанием белка – все мясные, рыбные и молочные продукты – содержат довольно много жира. Прекрасные растительные источники белка: орехи, семечки, бобовые и продукты из цельномолотого зерна, которые также дают организму много балластных веществ.

Продукты питания… соотношение (%) …биологическая ценность (схема 2):

бобовые+кукуруза…52:48…101/молоко+пшеница…75:75…105/яйцо+пшеница…68:32…118/яйцо+молоко…71:29…122/яйцо+картофель…35:65…137

Аминокислоты

Аминокислоты – органические соединения, аминопроизводные карбоновых кислот – основной структурный материал для синтеза белков и пептидов в организме. Белки всех живых организмов построены из различных комбинаций одного и того же набора 20-ти аминокислот. Различают две разновидности каждой из аминокислот – D и L-формы. Для синтеза белка используются, как правило, L-аминокислоты. Аминокислоты поступают в организм с растительной и животной пищей, являясь продуктами гидролиза белков пищи. Аминокислоты поступают в кровоток, проходя через слизистую кишечника. Там же образуются аланин и кетоглутаровая кислота. Затем большинство аминокислот поступает в печень, а часть из них участвует в метаболизме уже в кишечнике. Именно здесь начинается синтез белка, стимулированный аминокислотами пищи.

Печень – важнейший орган, участвующий в метаболизме аминокислот. Помимо этого, печень представляет собой своеобразный буфер, предохраняющий другие ткани от не всегда полезного воздействия переизбытка аминокислот. Печень участвует в регуляции уровня аминокислот в крови, что жизненно важно для нормального функционирования организма. При падении уровня аминокислот восполнение его количества осуществляется за счет использования белка самой печени. Процессы интенсивного синтеза белка также связаны с клетками печени, но при недостатке в поступающей пище одной из аминокислот – триптофана – синтез белка останавливается. В печени процессы метаболизма затрагивают не все аминокислоты. Некоторые из них, например валин, лейцин и изолейцин, не превращаются в печени в строительный материал для синтеза белка, а попадают в общий кровоток. Метаболизм этих аминокислот происходит, главным образом, в почках и мышцах.

Аминокислоты являются не только составными частями молекулы белка, но и самостоятельными биологически активными регуляторами различных реакций организма. Помимо печени концентрация аминокислот в кровотоке контролируется с помощью некоторых гормонов. К ним относятся, например, инсулин, глюкагон и глюкокортикоиды. А само изменение уровня аминокислот в крови стимулирует продукцию тех или иных гормонов. Например, установлено, что продукция инсулина стимулируется поступлением в кровоток аминокислот с разветвленной цепью (незаменимыми), а глюкагона – заменимыми аминокислотами, то есть теми, которые могут синтезироваться в нашем организме.

Глюконеогенез – процесс получения энергии для гликолитического метаболизма из неуглеводных источников. Глюкозаминовый цикл является одной из составных частей глюконеогенеза. При использовании в качестве источника энергии мышечных белков, аминокислоты с разветвленными боковыми цепочками отрываются от волокон миозина, преобразуясь в аминокислотный аланин, который становится источником для синтеза глюкозы в печени. В цикле преобразования глюкозы аминокислоты с разветвленной цепочкой являются донорами химических групп для пируватов, с последующим образованием аммиака. Преобразуясь в глюкозу, аминокислоты участвуют в работе цикла трикарбоновых кислот, вырабатывающего энергию.

Аланин играет главную роль в цикле преобразования аминокислот в глюкозу, обладает иммуномодулирующим действием.

Аргинин стимулирует процессы высвобождения в кровоток инсулина, глюкагона и гормона роста, обладает выраженным анаболическим эффектом, помогая залечивать раны и участвуя в образовании коллагена. Способность аргинина повышать иммунореактивность организма обусловлена влиянием на Т-лимфоциты иммунной системы. Помимо всего, аргинин является предшественником креатина.

Аспарагин и аспарагиновая кислота участвуют в преобразовании углеводов в мышечную энергию, играя важную роль в механизмах мышечного сокращения.

Валин* относится к незаменимым аминокислотам и активно используется мышцами при физической нагрузке.

Гистидин* участвует в производстве красных и белых кровяных телец и применяется при анемии, лечении аллергических заболеваний, язв желудка и кишечника.

Глицин способствует синтезу других аминокислот и входит в состав структуры гемоглобина и цитохромов. В энергетическом плане является ключевым звеном в синтезе глюкагона – одного из основных факторов, влияющих на использование запасов гликогена мышц и печени.

Глутаминовая кислота не может быть синтезирована в организме из других аминокислот, но и сама является главным предшественником для синтеза ряда важнейших аминокислот и обеспечивает обменные процессы. Путем химических преобразований из глутаминовой кислоты образуются глутамин, пролин, аргинин и глутатион. Глутаминовая кислота является потенциальным источником энергии в организме и способствует концентрации внимания.

Изолейцин* (* – незаменимая аминокислота) играет ключевую роль в выработке гемоглобина. К тому же эта аминокислота с разветвленными боковыми цепочками обеспечивает мышечные ткани энергией и нивелирует симптомы усталости мышц при переутомлении.

Лейцин* используется мышцами при физических упражнениях в качестве источника энергии, замедляя распад мышечного протеина. Установлено, что лейцин способствует заживлению ран и сращиванию костей.

Лизин* важную роль в синтезе белка в мышцах и соединительной ткани, стимулирует рост костей и синтез коллагена. Важнейшим свойством лизина является его свойство вместе с витамином С образовывать L-карнитин. Лизин играет важную роль в росте организма. При недостатке этой аминокислоты рост замедляется.

Ацетил – L-карнитин – наиболее активная форма карнитина, оказывающая влияние на жировой обмен организма. Она обладает жиросжигающим эффектом, улучшает аэробные показатели и окисление жирных кислот в сердце. Эта аминокислота способна восстановить нормальную работу митохондрий в пожилом возрасте, увеличивая на четверть выработку из них энергии. L-карнитин повышает выносливость мышц, помогая им более эффективно использовать кислород. В организме ацетил-L-карнитин получается из L-карнитина под влиянием физической нагрузки анаэробной направленности, за счет присоединения ацетиловой группы. После образования ацетил-L-карнитина ацетиловая группа передается коэнзиму А, который, в свою очередь, является необходимым компонентом для синтеза креатина в мышцах. Другие источник ацетил-L-карнитина – лизин и метионин. Ацетил-L-карнитин влияет также на восстановительные процессы в нервной ткани и нервную проводимость. Выработка тестостерона у мужчин также связана с действием ацетил-L-карнитина на гипоталамические структуры.

Итак, карнитин играет важную роль в переносе жирных кислот через клеточные мембраны, выводя триглицериды в кровяное русло, где они в последующем будут использоваться как источник энергии. Это очень важно при выработке энергии во время продолжительных аэробных упражнений. Карнитин нужен также для увеличения мышечной массы и снижения жировой прослойки.

Метионин* является незаменимой аминокислотой – предшественником цистина и креатина. Метионин участвует в восстановлении тканей печени и почек, способствует выведению токсинов из организма. Эта аминокислота стимулирует повышение уровня антиоксидантов и участвует в жировом обмене, снижая содержание холестерина.

Цистин. Протекание антиокислительных процессов в организме во многом связывается с действием цистина. Еще одним важным приложением эффектов той аминокислоты является усиление процессов заживления. Цистин влияет также на сам воспалительный процесс.

Пролин является главным составным элементом коллагена соединительных тканей.

Серин – одна из важнейших аминокислот, необходимых для производства клеточной энергии. Как и многие другие аминокислоты, серин стимулирует иммунную систему организма, а также способен увеличивать уровень глюкозы в крови. Эта аминокислота входит в состав фосфатидилсерина, который относится к классу фосфоацилглицеролов. Основное действие фосфатидилсерина связано с передачей нервных импульсов в головной мозг и, в частности, в гипоталамус. С возрастом продукция этого фактора снижается. Поэтому фосфатидилсерин часто используют для улучшения умственной работоспособности. Он является стимулятором мозговых процессов и снижает уровень кортизола, замедляя таким образом процессы катаболизма в организме. Это вещество непосредственно не участвует в механизмах нервной проводимости, но за счет других воздействий оказывает большое влияние на состояние умственной работоспособности. Стимулами для улучшения работы мозга при приеме этой аминокислоты являются повышение уровня глюкозы, что важно для работы мозга и уровня циклического АМФ – аденозинмонофосфата, который усиливает нервную импульсацию.

Треонин* участвует в обезвреживании токсинов, предотвращает накопление жира в печени и является важным компонентом коллагена.

Триптофан* является предшественником нейропередатчика серотонина, стимулирует выработку анаболических гормонов и гормона роста.

Тирозин* является предшественником ряда нейропередатчиков и гормона роста. Участие тирозина в механизмах нервной проводимости связано с адренергическими процессами. Адренергический отдел нервной системы отвечает за состояние «долговременной» памяти. Тирозин в сочетании с другими аминокислотами, а точнее, с фенилаланином и DL-фенилаланином, участвует в выработке адреналина. Во всех процессах нервной деятельности участвует дофамин. Адреналин и дофамин, являясь нейропередатчиками, синтезируются из тирозина. Цепочка последовательных превращений тирозина в адреналин выглядит следующим образом. Из тирозина на первом этапе образуется так называемый ДОФА-3-,4-дигидроксифенилаланин. В последующем ДОФА превращается в дофамин, который гидроксилируется в норадреналин. И, наконец, из норадреналина, который также является важным медиатором, образуется адреналин. Таким образом, тирозин является сильным средством активации функций мозга и снижение депрессии. Само возникновение депрессии связано со стрессовыми ситуациями, вызывающими дефицит тирозина в организме.

Фенилаланин* стимулирует процессы образования медиаторов нервной системы, являясь главным предшественником тирозина. Известна способность фенилаланина улучшать память, поднимать тонус организма и подавлять аппетит.

Цистеин*. Важным свойством этой аминокислоты является способность в комбинации с L-аспарагиновой кислотой обезвреживать токсины. Цистеин также стимулирует активность белых кровяных телец.

Таурин способствует использованию жиров в энергетическом цикле. Существуют сведения о действии таурина в качестве нейропередатчика.

Орнитин стимулирует секрецию гормона роста, поддерживает работу печени и иммунной системы, обладает анаболическим эффектом. Орнитин альфа-глютарат стимулирует синтез заменимых аминокислот, в частности глутамина, аргинина и пролина, снижает накопление аммиака в организме.