БЕЛКИ: СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И ФУНКЦИИ. ОБМЕН БЕЛКОВ
"Во всех растениях и животных присутствует некое вещество, которое без сомнения является наиболее важным из всех известных веществ живой природы и без которого жизнь была бы на нашей планете невозможна. Это вещество я наименовал - протеин". Так писал еще в 1838 году голландский биохимик Жерар Мюльдер, который впервые открыл существование в природе белковых тел и сформулировал свою теорию протеина. Слово "протеин" (белок) происходит от греческого слова "протейос", что означает "занимающий первое место". И в самом деле, все живое на земле содержит белки. Они составляют около 50% сухого веса тела всех организмов. У вирусов содержание белков колеблется в пределах от 45 до 95%.
Белки являются одними из четырех основных органических веществ живой материи (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры), но по своему значению и биологическим функциям они занимают в ней особое место. Около 30% всех белков человеческого тела находится в мышцах, около 20% - в костях и сухожилиях и около 10% - в коже. Но наиболее важными белками всех организмов являются ферменты, которые, холя и присутствуют в их теле и в каждой клетке тела в малом количестве, тем не менее управляют рядом существенно важных для жизни химических реакций. Все процессы, происходящие в организме: переваривание пищи, окислительные реакции, активность желез внутренней секреции, мышечная деятельность и работа мозга регулируется ферментами. Разнообразие ферментов в теле организмов огромно. Даже в маленькой бактерии их насчитываются многие сотни.
Белки, или, как их иначе называют, протеины, имеют очень сложное строение и являются наиболее сложными из питательных веществ. Белки - обязательная составная часть всех живых клеток. В состав белков входят: углерод, водород, кислород, азот, сера и иногда фосфор. Наиболее характерно для белка наличие в его молекуле азота. Другие питательные вещества азота не содержат. Поэтому белок называют азотосодержащис веществом.
Основные азотосодержащие вещества, из которых состоят белки, - это аминокислоты. Количество аминокислот невелико - их известно только 28. Все громадное разнообразие содержащихся в природе белков представляет собой различное сочетание известных аминокислот. От их сочетания зависят свойства и качества белков.
При соединении двух или нескольких аминокислот образуется более сложное соединение - полипептид . Полипептиды, соединяясь, образуют еще более сложные и крупные частицы и в итоге - сложную молекулу белка.
Когда в пищеварительном тракте или в эксперименте белки расщепляются на более простые соединения, то через ряд промежуточных стадий ( альбумоз и пептонов) они расщепляются на полипептиды и, наконец, на аминокислоты. Аминокислоты в отличие от белков легко всасываются и усваиваются организмом. Они используются организмом для образования собственного специфического белка. Если же вследствие избыточного поступления аминокислот их расщепление в тканях продолжается, то они окисляются до углекислого газа и воды.
Большинство белков растворяется в воде. Молекулы белков в силу их больших размеров почти не проходят через поры животных или растительных мембран. При нагревании водные растворы белков свертываются. Есть белки (например, желатина), которые растворяются в воде только при нагревании.
При поглощении пища сначала попадает в ротовую полость, а затем по пищеводу в желудок. Чистый желудочный сок бесцветен, имеет кислую реакцию. Кислая реакция зависит от наличия соляной кислоты, концентрация которой составляет 0,5%.
Желудочный сок обладает свойством переваривать пищу, что связано с наличием в нем ферментов. Он содержит пепсин - фермент, расщепляющий белок. Под влиянием пепсина белки расщепляются на пептоны и альбумозы. Железами желудка пепсин вырабатывается в неактивном виде, переходит в активную форму при воздействии на него соляной кислоты. Пепсин действует только в кислой среде и при попадании в щелочную среду становится не гативным.
Пища, поступив в желудок, более или менее длительное время задерживается в нем - от 3 до 10 часов. Срок пребывания пищи в желудке зависит от ее характера и физического состояния - жидкая она или твердая. Вода покидает желудок немедленно после поступления. Пища, содержащая большее количество белков, задерживается в желудке дольше, чем углеводная; еще дольше остается в желудке жирная пища. Передвижение пищи происходит благодаря сокращению желудка, что способствует переходу в пилорическую часть, а затем в двенадцатиперстную кишку уже значительно переваренной пищевой кашицы.
Пищевая кашица, поступившая в двенадцатиперстную кишку, подвергается дальнейшему перевариванию. Здесь на пищевую кашицу изливается сок кишечных желез, которыми усеяна слизистая оболочка кишки, а также сок поджелудочной железы и желчь. Под влиянием этих соков пищевые вещества - белки, жиры и углеводы - подвергаются дальнейшему расщеплению и доводятся до такого состояния, когда могут всосаться в кровь и лимфу.
Поджелудочный сок бесцветен и имеет щелочную реакцию. Он содержит ферменты, расщепляющие белки, углеводы и жиры.
Одним из основных ферментов является трипсин, находящийся в соке поджелудочной железы в недеятельном состоянии в виде трипсиногена. Трипсиноген не может расщеплять белки, если не будет переведен в активное состояние, т.е. в трипсин. Трипсиноген переходит в трипсин при соприкосновении с кишечным соком под влиянием находящегося в кишечном соке вещества энтерокиназы. Энтерокиназа образуется в слизистой оболочке кишечника. В двенадцатиперстной кишке действие пепсина прекращается, так как пепсин действует только в кислой среде. Дальнейшее переваривание белков продолжается уже под влиянием трипсина.
Трипсин очень активен в щелочной среде. Его действие продолжается и в кислой среде, но активность падает. Трипсин действует на белки и расщепляет их до аминокислот; он также расщепляет образовавшиеся в желудке пептоны и альбумозы до аминокислот.
В тонких кишках заканчивается переработка пищевых веществ, начавшаяся в желудке и двенадцатиперстной кишке. В желудке и двенадцатиперстной кишке белки, жиры и углеводы расщепляются почти полностью, только часть их остается непереваренной. В тонких кишках под влиянием кишечного сока происходит окончательное расщепление всех пищевых веществ и всасывание продуктов расщепления. Продукты расщепления попадают в кровь. Это происходит через капилляры, каждый из которых подходит к ворсинке, расположенной на стенке тонких кишков.
ОБМЕН БЕЛКОВ
После расщепления белков в пищеварительном тракте образовавшиеся аминокислоты всасываются в кровь. В кровь всасывается также незначительное количество полипептидов - соединений, состоящих из нескольких аминокислот. Из аминокислот клетки нашего тела синтезируют белок, причем белок, который образуется в клетках человеческого организма, отличается от потребленного белка и характерен для человеческого организма.
Образование нового белка в организме человека и животных идет беспрерывно, так как в течении всей жизни взамен отмирающих клеток крови, кожи, слизистой оболочки, кишечника и т. д. создаются новые, молодые клетки. Для того чтобы клетки организма синтезировали белок, необходимо, чтобы белки поступали с пищей в пищеварительный канал, где они подвергаются расщиплению на аминокислоты, и уже из всосавшихся аминокислот будет образован белок.
Если же, минуя пищеварительный тракт, ввести белок непосредственно в кровь, то он не только не может быть использован человеческим организмом, он вызывает ряд серьезных осложнений. На такое введение белка организм отвечает резким повышением температуры и некоторыми другими явлениями. При повторном введении белка через 15-20 дней может наступить даже смерть при параличе дыхания, резком нарушение сердечной деятельности и общих судорогах.
Белки не могут быть заменены какими-либо другими пищевыми веществами, так как синтез белка в организме возможен только из аминокислот.
Для того чтобы в организме мог произойти синтез присущего ему белка, необходимо поступление всех или наиболее важных аминокислот.
Из известных аминокислот не все имеют одинаковую ценность для организма. Среди них есть аминокислоты, которые могут быть заменены другими или синтезированными в организме из других аминокислот; наряду с этим есть и незаменимые аминокислоты, при отсутствии которых или даже одной из них белковый обмен в организме нарушается.
Белки не всегда содержат все аминокислоты: в одних белках содержится большее количество необходимых организму аминокислот, в других - незначительное. Разные белки содержат различные аминокислоты и в разных соотношениях.
Белки, в состав которых входят все необходимые организму аминокислоты, называются полноценными; белки, не содержащие всех необходимых аминокислот, являются неполноценными белками.
Для человека важно поступление полноценных белков, так как из них организм может свободно синтезировать свои специфические белки. Однако полноценный белок может быть заменен двумя или тремя неполноценными белками, которые, дополняя друг друга, дают в сумме все необходимые аминокислоты. Следовательно, для нормальной жизнедеятельности организма необходимо, чтобы в пище содержались полноценные белки или набор неполноценных белков, по аминокислотному содержанию равноценных полноценным белкам.
Поступление полноценных белков с пищей крайне важно для растущего организма, так как в организме ребенка не только происходит восстановление отмирающих клеток, как у взрослых, но и в большом количестве создаются новые клетки.
Обычная смешанная пища содержит разнообразные белки, которые в сумме обеспечивают потребность организма в аминокислотах. Важна не только биологическая ценность поступающих с пищей белков, но и их количество. При недостаточном количестве белков нормальный рост организма приостанавливается или задерживается, так как потребности в белке не покрываются из-за его недостаточного поступления.
К полноценным белкам относятся преимущественно белки животного происхождения, кроме желатины, относящейся к неполноценным белкам. Неполноценные белки - преимущественно растительного происхождения. Однако некоторые растения (картофель, бобовые и др.) содержат полноценные белки. Из животных белков особенно большую ценность для организма представляют белки мяса, яиц, молока и др.
Рекомендации по потреблению белков - Рэй Курцвейл; Терри Гроссман - Transcend
Рэй Курцвейл; Терри Гроссман - Transcend: девять шагов на пути к вечной жизни 2015 Глава 11 Питание
Белки
Жизнь во всем ее невероятном многообразии состоит из белков. Белки же, в свою очередь, собираются из аминокислот в замечательном и сложном процессе, известном как биосинтез. Ваша ДНК – генетический код, который делает вас тем единственным, какой вы есть, – содержит необходимую информацию, чтобы построить из различных аминокислот любой из белков для образования клеток и структур, составляющих все органы и системы тела.
Ваш организм нуждается в непрерывных поставках строительных блоков аминокислот, чтобы жить. И хотя он может самостоятельно запасать множество аминокислот, существуют восемь незаменимых, которые обязательно нужно получать с пищей. Мясо, молоко и другие животные источники полноценного белка обеспечивают вас всеми этими восемью аминокислотами. Но каждая ваша трапеза не должна учитывать содержание полноценных белков, поскольку все восемь аминокислот вы получаете на протяжении дня.
По данным Национальных институтов здоровья и Американской ассоциации кардиологов, большинство здоровых взрослых людей могут хорошо себя чувствовать, ежедневно потребляя минимальное количество белка – 50–60 г. У малоподвижных взрослых повседневная потребность в белке составляет около 0,72 г на 1 кг массы тела, а у тех, кто регулярно выполняет физические упражнения, она увеличивается из расчета 10 дополнительных граммов за каждые 60 минут тренировки. Это означает, что ведущей активный образ жизни женщине, которая весит 59 кг и тренируется в среднем по 60 минут в день, необходимо минимум 52 г белка в сутки. А мужчине весом 82 кг при такой же физической активности необходимо минимум 75 г белка. Для получения с пищей необходимого минимума белка можете использовать следующие примерные расчеты содержания белка в продуктах:
• порция фруктов или овощей – 1 г;
• 1 яйцо или горсть орехов – 5 г;
• 250 мл молока – 10 г;
• 160 г бобов – 15 г;
• 85–115 г мяса, рыбы или домашней птицы – 25 г.
Это данные о минимально необходимом количестве белка, но вам и не нужно больше – потребление чересчур большого количества белка ассоциируется с обезвоживанием и может увеличивать риск развития подагры и остеопороза, образования камней в почках и, вероятно, развития некоторых типов рака.
На наш взгляд, можно есть больше белка, если его источниками выступают овощи, а не животные продукты. В то же время пока нет определенных рекомендаций в отношении оптимального или максимально допустимого содержания растительного белка в рационе.
Все, что вам нужно, – по 1 г каждой из незаменимых аминокислот в сутки, а значит, достаточно ежедневно съедать по одной маленькой порции животного белка, содержащего все восемь незаменимых аминокислот. Но в основной массе мясо, птица и молочные продукты отличаются относительно высоким содержанием насыщенных жиров и холестерина. Поэтому большинство сортов красного мяса и мяса птицы следует есть небольшими порциями, по 85–115 г. Отдавайте предпочтение маложирному красному мясу или белому мясу птицы, выращенной на натуральных кормах, без кожи. Рыба, в особенности лосось, – ценный источник животного белка, она также богата полезными жирами омега-3. Выбирайте и молочные продукты с пониженным содержанием жира.
Еще лучше для нашего организма растительные белки. Употребляя в пищу растительный белок, вы не только отказываетесь от насыщенного жира и холестерина, поставляемых животными белками, но и меньше подвергаетесь воздействию гормонов, пестицидов, антибиотиков и других сельскохозяйственных химикатов, в высоких концентрациях присутствующих в мясных и молочных продуктах. А с учетом всей остроты экологических проблем растительный белок имеет дополнительное преимущество – его производство почти в 20 раз дешевле, чем производство мясного белка.
Даже если вы вегетарианец или веган, с получением необходимого количества белка не должно быть проблем, если вы едите разнообразные богатые белком продукты, содержащиеся все восемь незаменимых аминокислот. Орехи, бобовые (горох, чечевица, фасоль и т. д.) и цельные злаки – вот ценные источники растительного белка. Особенно ценными считаются соевые бобы: это единственный растительный белок, имеющий все восемь нужных аминокислот. Кроме того, в сое содержатся ценные витамины, минералы, фитохимические вещества и волокна. Помимо привычных продуктов, таких как тофу, сегодня из соевого белка производится множество других продуктов, включая соевое молоко, соевые бургеры и соевые макаронные изделия.
Также соевым продуктам приписывают ряд полезных для здоровья свойств, например способность слегка снижать уровень холестерина. А еще соя может быть полезна в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний, некоторых гормоночувствительных раковых опухолей и остеопороза в менопаузе. Тем не менее потребление сои тоже должно быть умеренным. Установлено, что чрезмерное количество соевых продуктов в рационе уменьшает всасывание железа, цинка и, вероятно, других минералов; может негативно влиять на функцию щитовидной железы, а также угнетать репродуктивную способность у мужчин.
Кратко о белках
Независимо от того, какую диету вы выберете (с низким или умеренным содержанием углеводов), мы дополнительно рекомендуем:
• получать бо́льшую часть белка из растительных источников, таких как соевые продукты (тофу, соевые бургеры, темпе, мисо и т. д.), другие бобовые (бобы, чечевица), а также орехи и цельные злаки;
• ограничить источники животного белка рыбой, небольшими порциями постного мяса (85–115 г), такого как белое мясо курицы и индейки; яичным белком или его заменителями (с 99 %-ным содержанием яичного белка);
• избегать употребления жирного мяса, цельных яиц и продуктов из цельного молока, содержащих большое количество насыщенных жиров и холестерина.
