Большая часть аминокислот синтезируется в организме человека в печени. Однако существуют такие соединения, которые должны в обязательном порядке ежедневно поступать с продуктами питания.
Этим обусловлено распределение аминокислот на следующие категории:
• незаменимые;
• полузаменимые;
• заменимые.
5.3 Виды белка по происхождению
Сегодня различают следующие виды протеина: яичный, сывороточный, растительный, мясной, рыбный.
Рассмотрим описание каждого из них.
Яичный белок.
Считается эталоном среди белков, все остальные протеины оцениваются относительно него, поскольку он имеет наивысшую усвояемость. В состав желтка входят овомукоид, овомуцин, лизоцин, альбумин, овоглобулин, коальбумин, авидин, а белковой составляющей - альбумин. Куриные яйца в сыром виде не рекомендуется принимать людям с нарушениями пищеварительного тракта. Это связано с тем, что в них содержится ингибитор фермента трипсина, замедляющий переваривание пищи и белок авидин, присоединяющий жизненно важный витамин Н. Образуемое «на выходе» соединение не усваивается организмом и выводится наружу. Поэтому диетологи настаивают на употреблении яичного белка исключительно после термической обработки, которая высвобождает нутриент из биотинавидинового комплекса и разрушает ингибитор трипсина. Достоинства данной разновидности протеина: имеет среднюю скорость абсорбции (9 грамм в час), высокие показатели аминокислотного состава, способствует снижению массы тела. К недостаткам белка куриных яиц относится их высокая стоимость.
Молочной сыворотки белки
Белки данной категории обладают наивысшей скоростью расщепления (10-12 грамм в час) среди цельных протеинов. После приема продуктов на основе молочной сыворотки, в течение первого часа уровень пептидов и аминокислот в крови резко увеличивается. При этом, кислотообразующая функция желудка не меняется, что исключает вероятность образования газов и нарушения процесса пищеварения. Состав мышечной ткани человека по содержанию незаменимых аминокислот (валина, лейцина и изолейцина) наиболее близок к составу сывороточных белков. Данная разновидность протеина снижает уровень холестерина, повышает количество глутатиона, имеет низкую стоимость относительно других видов аминокислот. Главный недостаток сывороточного белка - быстрая всасываемость соединения, что делает целесообразным его прием до или сразу после тренировки. Основным источником протеина выступает сладкая молочная сыворотка, получаемая в процессе производства сычужных сыров. Различают концентрат, изолят, гидролизат сывороточного протеина, казеин. Первая из полученных форм не отличается высокой чистотой и содержит жиры, лактозу, которая стимулирует газообразование. Уровень протеина в ней составляет 35-70 %.По данной причине концентрат сывороточного белка - самая дешевая форма строительного материала в кругах спортивного питания.
Изолят - «почище» продукт, он содержит 95 % протеиновых фракций. Однако недобросовестные производители иногда хитрят, предоставляя в качестве сывороточного белка смесь изолята, концентрата, гидролизат. Поэтому следует тщательно проверять состав добавки, в которой единственным компонентом должен выступать изолят. Гидролизат - самый дорогой вид сывороточного протеина, который готов к немедленному усвоению и быстро проникает в мышечную ткань. Казеин при попадании в желудок превращается в сгусток, который долго расщепляется (4-6 грамм в час). Благодаря данному свойству белок входит в состав смесей для детского питания, поскольку поступает в организм стабильно и равномерно, в то время как интенсивный поток аминокислот ведет к отклонениям в развитии малыша.
Растительный белок
Несмотря на то, что протеины в таких продуктах неполноценны, в сочетании друг с другом они формируют полноценный белок (наилучшая комбинация - бобовые + зерновые). Яркими поставщиками строительного материала растительного происхождения являются соевые продукты, которые борются с остеопорозом, насыщают организм витаминами Е, В, фосфором, железом, калием, цинком. При потреблении соевый белок снижает уровень холестерина, решает проблемы, связанные с увеличением простаты, уменьшает риск развития злокачественных новообразований в груди. Он показан людям, страдающим непереносимостью молочных продуктов. Для производства добавок применяются соевый изолят (содержит 90% протеина), соевый концентрат (70%), соевая мука (50%). Скорость всасывания белка - 4 грамма в час. К недостаткам аминокислоты относятся: эстрогенная активность (за счет этого соединение не следует принимать мужчинам в больших дозах, поскольку это вызывает нарушения репродуктивной функции), наличие трипсина, замедляющего пищеварение. Растения, содержащие фитоэстрогены (нестероидные соединения сходные по структуре с женскими половыми гормонами): лен, солодка, хмель, красный клевер, люцерна, красный виноград. Растительных белок также находится в овощах и фруктах (капусте, гранатах, яблоках, моркови), злаковых и бобовых (рисе, люцерне, чечевице, семенах льна, овсе, пшенице, сое, ячмене), напитках (пиве, бурбоне).Часто в спортивном питании используется гороховый протеин. Это высокоочищенный изолят, содержащий наибольшее количество аминокислоты аргинина (8,7 % на грамм белка), относительно сывороточного компонента, сои, казеина и яичного материала. Помимо этого, гороховый протеин богат на глутамин, лизин.
Количество ВСАА в нем достигает 18 %. Интересно, что рисовый протеин усиливает преимущества гипоаллергенного горохового белка, используется в питании сыроедов, атлетов, вегетарианцев.
Мясной белок
Количество протеина в нём достигает 85 %, из которых 35 % составляют незаменимые аминокислоты. Мясной белок характеризуется нулевым содержанием жира, имеет высокий уровень всасывания.
Рыбный белок
Данный комплекс рекомендуется к употреблению обычному человеку. При этом, использовать белок для покрытия суточной потребности спортсменам крайне нежелательно, поскольку изолят рыбного протеина в 3 раза дольше расщепляется до аминокислот, чем казеин.
5.4 Значение белка для человека
Значение белков для человека. Роль, которую протеины выполняют в живых организмах настолько велика, что рассмотреть каждую функцию практически невозможно, однако мы коротко осветлим важнейшие из них.
Защитная (физическая, химическая, иммунная). Белки ограждают организм от пагубного влияния вирусов, токсинов, бактерий, микробов, запуская механизм синтеза антител. При взаимодействии защитных белков с чужеродными веществами происходит нейтрализация биологического действия вредоносных клеток. Помимо этого, протеины участвуют в процессе свертывания фибриногена в плазме крови, что способствует образованию сгустка и закупорке раны. Благодаря этому, в случае повреждения телесных покров белок защищает организм от кровопотерь.
Каталитическая, основывается на том, что все ферменты, так называемые биологические катализаторы, являются протеинами.
Транспортная. Главным «переносчиком» кислорода служит гемоглобин, белок крови. Помимо этого, другие виды аминокислот в процессе реакций образуют соединения с витаминами, гормонами, жирами, обеспечивая их транспорт к нуждающимся клеткам, внутренним органам, тканям.
Питательная. Так называемые резервные протеины (казеин, альбумин) - это источники питания для формирования и роста плода в утробе матери.
Гормональная. Большинство гормонов в организме человека (адреналин, норадреналин, тироксин, глюкагон, инсулин, кортикотропин, роста) являются белками.
Строительная. Кератин - основной структурный компонент волос, коллаген - соединительной ткани, эластин - стенок сосудов. Белки цитоскелета придают форму органоидам, клеткам. Большинство структурных протеинов - филаментозные.
Сокращающая. Актин и миозин (белки мускул) участвуют в расслаблении и сокращении мышечных тканей. Протеины регулируют трансляцию, сплайсинг, интенсивность транскрипции генов, а также процесс передвижения клетки по циклу. Моторные белки отвечают за движение организма, перемещение клеток на молекулярном уровне (ресничек, жгутиков, лейкоцитов), внутриклеточный транспорт (кинезин, динеин).
Сигнальная. Данную функцию выполняют цитокины, факторы роста, белки-гормоны. Они передают сигналы между органами, организмами, клетками, тканям.
Рецепторная. Одна часть белкового рецептора принимает раздражающий сигнал, другая - реагирует и способствует конформационным изменениям. Так, соединения катализируют химическую реакцию, связывают внутриклеточные молекулы-посредники, служат ионными каналами.
Помимо вышеперечисленных функций, белки регулируют уровень pH внутренней среды, выступают резервным источником энергии, обеспечивают развитие, размножение организма, формируют способность к мышлению.
В комплексе с триглицеридами протеины участвуют в закладке клеточных мембран, с углеводами - в продуцировании секретов.
5.5 Синтез белков
Синтез белков - сложный процесс, протекающий в рибонуклеопротеиновых частицах клетки (рибосомах). Протеины трансформируются из аминокислот и макромолекул «под контролем» информации, зашифрованной в генах (в ядре клетки). При этом, каждый белок состоит из ферментных остатков, которые определяются нуклеотидной последовательностью генома, кодирующего данный «стройматериал». Поскольку ДНК сосредоточено в ядре клетки, а синтез протеинов «идёт» в цитоплазме, информацию с кода биологической памяти на рибосомы передаёт специальный посредник, называемый и-РНК.
5.6 Биосинтез белка происходит в шесть этапов
Передача информации с ДНК на и-РНК (транскрипция). В клетках прокариот «переписывание» генома начинается с опознания ферментом РНКполимераза специфической последовательности нуклеотидов ДНК.
Активация аминокислот. Каждый «предшественник» белка, используя энергию АТФ, связывается ковалентными связями с молекулой транспортной РНК (т-РНК). При этом т-РНК состоит из последовательно соединённых нуклеотидов - антикодонов, которые определяют индивидуальный генетический код (триплет-кодон) активируемой аминокислоты.
Связывание белков с рибосомами (инициация). Молекула и-РНК, содержащая информацию о конкретном протеине, соединяется с малой частицей рибосомы и инициирующей аминокислотой, прикрепленной к соответствующей т-РНК. При этом транспортные макромолекулы взаимно соответствуют и-РНК триплету, который сигнализирует о начале протеиновой цепи.
Удлинение полипептидной цепи (элонгация). Наращивание белковых фрагментов происходит путём последовательного прибавления аминокислот к цепи, транспортируемых к рибосоме при помощи транспортных РНК. На данном этапе формируется окончательная структура протеина.
Остановка синтеза полипептидной цепи (терминация). О завершении построения белка сигнализирует специальный триплет и-РНК, после чего полипептид высвобождается из рибосомы.
Сворачивание и процессинг белка. Для принятия характерной структуры полипептид, самопроизвольно свёртывается, образуя свойственную ему пространственную конфигурацию. После синтеза на рибосоме, белок подвергается химической модификации (процессингу) со стороны ферментов, в частности, фосфорилированию, гидроксилированию, гликозилированию, тирозинированию.
Новообразованные протеины содержат на конце полипептидные «лидеры», которые выполняют функцию сигналов, направляющих вещества к «рабочему» месту.
Трансформацией белков управляют гены - операторы, которые в совокупности со структурными генами образуют ферментативную группу, называемую оперон. Эту систему контролируют гены-регуляторы при помощи специальной субстанции, которую они, при потребности, синтезируют. Взаимодействие этого вещества с «оператором» приводит к блокировке контролирующего гена, и как следствие, прекращению работы оперона. Сигналом к возобновлению работы системы служит реагирование субстанции с частицами-индукторами.
Суточная норма - Потребность человека в протеинах
• от 65 до 117 г/сутки, для мужчин
• от 58 до 87 г/сутки, для женщин
5.7 Обмен в человеческом организме
Белковый метаболизм - совокупность процессов, отражающих «деятельность» протеинов внутри организма: переваривание, расщепление, усвоение в пищеварительном тракте, а также участие в синтезе новых веществ, требуемых для жизнеобеспечения. Учитывая, что протеиновый обмен регулирует, интегрирует и координирует большинство химических реакций, важно понимать основные этапы «белковых» трансформаций.
В метаболизме пептидов ключевую роль играет печень. Ели «фильтрующий» орган прекратит участвовать в данном процессе, то, через 7 дней, наступит летальный исход.
5.8 Последовательность протекания обменных процессов
Дезаминирование аминокислот. Данный процесс необходим для преобразования излишка белковых структур в жиры и углеводы. В ходе ферментативных реакций, аминокислоты модифицируются в соответствующие кетокислоты, образуя побочный продукт распада - аммиак. Дезанимирование 90 % белковых структур происходит в печени, а в некоторых случаях в почках. Исключение составляют аминокислоты с разветвлённым радикалом (валин, лейцин, изолейцин), подвергающиеся метаболизму в мышцах скелета.