Синтез белки для здоровья

В самом общем понимании термин «синтез белка» означает несколько процессов, необходимых для преобразования гена в функциональный белок. Каждый процесс состоит из нескольких этапов, а регулирование может происходить на одном или нескольких этапах в рамках каждого процесса.

За последние 30 лет были достигнуты определенные успехи в понимании регуляции синтеза белка на молекулярном уровне, и теперь благодаря сведениям о полной последовательности генома у все большего числа различных организмов, в том числе грызунов и человека, новая информация, проясняющая и расширяющая наше понимание регуляции синтеза белка, накапливается быстрее, чем когда бы то ни было в прежние времена.

Обнаружение того, что геном человека содержит около 35 000 генов — примерно в 2 раза больше, чем было выявлено у беспозвоночных, — заставило научное сообщество пересмотреть влияние генома на разнообразие и сложность строения животного мира. В настоящее время принято считать, что движущей силой клеточного разнообразия является более глобальная регуляция синтеза белка.

Несомненно, у недоношенных и доношенных новорожденных движущей силой роста и развития является интенсификация синтеза белка. Основной прогресс в понимании того, каким образом нутритивные вещества (в частности, аминокислоты и глюкоза) регулируют синтез белка у недоношенных детей в возрасте до 1 мес, был достигнут с развитием модели новорожденных поросят.

Инфузия меченых аминокислот-маркеров в сочетании с разработанными в молекулярной биологии методами предоставила научному и медицинскому сообществу возможность более глубокого осмысления факторов, контролирующих накопление белков организмом. Кроме того, эти технологические достижения позволили исследовать влияние получаемого с питанием белка на отдельные ткани и органы в естественных условиях.

В эукариотических клетках способность экспрессировать биологически активные, или функциональные, белки попадает под основное регулирование по нескольким пунктам: транскрипция ДНК, обработка РНК, стабильность мРНК, трансляция мРНК и посттрансляционная модификация белка и его сворачивание.

Если бы содержание белков в клетке определялось на уровне транскрипции, взаимозависимость между уровнями белка и мРНК была бы линейной. На самом же деле связь между уровнями мРНК и содержанием белка в одной клетке является слабой, подчеркивая тот факт, что в регуляции содержания белка в клетке доминируют посттранскрипционные процессы. По этой причине двум последним пунктам регулирования (трансляция мРНК и посттрансляционные модификации белков и их сворачивание) в следующих статьях на нашем сайте уделено особое внимание.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Источник

Белок

Многие знают, что спортсмены должны употреблять в пищу белок – есть мясо, рыбу, яйца, и даже принимать специальные протеиновые добавки. Но зачем нужен белок, да еще в таких количествах? Разве вегетарианцы не доказали своим примером, что можно обходиться без белка? Давайте разбираться.

Что такое белок?

Белок – это большая группа сложных химических соединений. Видов белка существует очень много и каждый в организме выполняет свои функции. Из белков строятся ткани организма, белки переносят питательные вещества, включают и выключают различные реакции, ускоряют или замедляют те или иные обменные процессы. Без белков само существование нашего организма было бы невозможно.

Структура белков

Белки (полипептиды, протеины) — своего рода биологические полимеры природного происхождения. Они образованы из множества (более 50) молекул альфа-аминокислот, объединенных пептидными связями (-CONH-). В синтезе белков в живых организмах принимают участие всего 20 различных аминокислот, называемых протеиногенными (глицин, лейцин, изолейцин, валин, глютамин, аргинин и т.п.).

Молекулы белков очень сложны, они нередко закручены в пространственные спирали, которые в свою очередь, тоже переплетаются, образуя сложнейшие структуры. Таковы, к примеру, молекулы одного из самых распространенных белков – коллагена – составляющего основу кожи, сухожилий, сосудов, хрящей и т.д. Именно благодаря такой сложной структуре белков кожа, сухожилия и сосуды являются эластичными и упругими.

Зачем белок организму?

Из белковых молекул в организме состоит решительно все — они составляют основу мышечных, нервных волокон, сосудов, кожи, ногтей, зубов, волос, крови и т.д. Белки — это и строительные кирпичики организма, и такие важные для его функционирования вещества как гормоны, ферменты, антитела. Роль белков в существовании живых организмов настолько велика, что Энгельс даже жизнь назвал «способом существования белковых тел».

Организм строит белки сам, но ему требуется большое количество материала для этого – именно поэтому в пище должно быть достаточно белка: это облегчает организму работу, а кроме того, некоторые аминокислоты, называемыми незаменимыми (лейцин, изолейцин, валин, метионин, триптофан и др.) организм не может создать сам, их требуется получать из пищи, а без них синтез белков невозможен.

Функции белков

Чтобы четко и полно ответить на вопрос, зачем белок организму, можно кратко перечислить задачи, выполняемые в нашем организме белками:

структурная – из белков состоят почти все ткани организма,
транспортная – белки переносят от одних органов к другим разные вещества,
двигательная – сократительные волокна мышц тоже состоят из белков,
защитная – специальные иммунные белки выделяются организмом для защиты от вирусов и бактерий,
регуляторная – многие гормоны являются белками или содержат в составе белки, например, инсулин,
сигнальная – особые белки, меняясь под определенным воздействием, запускают те или иные реакции организма (сужение/расширение зрачка и т.п.),
каталитическая – все процессы в организме протекают с участием специальных белков-ферментов, регулирующих их скорость,
энергетическая – белки могут окислять с выходом энергии,
запасающая – белки являются источником питания для некоторых тканей, а также позволяют удерживать ценные для организма вещества.

Уже из этого краткого списка хорошо видно, что функции белков поистине всеобъемлющи, и что белки являются одним из самых важных классов веществ, определяющих само существование организма.

Синтез белков в организме

Как мы уже говорили, наш организм сам синтезирует все необходимые белки. Но для синтеза белков, который обеспечит потребности организма, нужны строительные материалы, которые дают белки из состава пищи. И важнейшими являются 8 незаменимых аминокислот, которые больше неоткуда получить, кроме как из пищи. Поэтому неправильно думать, что, к примеру, вегетарианцам не нужен белок. Белок нужен всем, просто вегетарианцы предпочитают получать его из растительных источников.

А растительные белки в большинстве случаев обладают более низкой пищевой ценностью, чем животные – просто потому, что они имеют другую природу. Из-за этого у них аминокислотный состав, хуже подходящий человеку, а также их труднее усваивать. Но тем не менее, комбинируя растительные белки, можно повысить их ценность и усваиваемость.

Для синтеза белков (который активизируется в периоды восстановления после болезней, травм и спортивных тренировок) нужны все незаменимые аминокислоты, но, к примеру, для роста мышц важнее всего BCAA – лейцин, изолейцин и валин.

А для восстановления суставов и сохранения здоровья кожи очень важен белок коллаген, необходимая скорость синтеза которого обеспечивается в том числе поступлением его вместе с пищей.

Какой белок лучше употреблять при тренировках?

Раз уж мы затронули вопрос об усвоении белков и о возрастающих потребностях в белке при спортивных тренировках, то можно вспомнить, что в магазинах спортивного питания представлены белки самых разных видов.

Для спортсмена белок — это, во-первых, основной субстрат его мышечной ткани, которую он старается всячески совершенствовать, а, во-вторых, источник питания той самой ткани. По-другому белок называется протеин. И, собственно, протеин и есть первый и основной компонент спортивного питания. По сырью из которого он изготовлен, различают сывороточный протеин, казеин, яичный, соевый, мясной и т.д. По степени очистки — концентрат (ок. 80 % белка), изолят (более 85 % белка) и гидролизат. Но гидролизат — скорее уже не столько степень очистки, сколько частично разрушенный ферментами изолят протеина, который состоит уже не из цельных молекул белка, а из фрагментов по 2-3 связанные аминокислотные молекулы. Усваивается он быстрее всего, зато и самый дорогой.

Сырье, из которого получают протеин, определяет его аминокислотный состав, от чего зависит скорость усвоения данного вида белка и другие особенности. Кроме того, важны цели, которые ставит перед собой атлет и личные особенности его организма — кто-то лучше усваивает молочный протеин, а кто-то — соевый.

Белок, получаемый из обычной пищи (творог, мясо, рыба, орехи, горох и фасоль) является основным питательным сырьем для организма. И только когда его перестает хватать — при усиленных тренировках и стремлении увеличить достигнутые результаты (силовые показатели или рельеф) — можно принимать протеин дополнительно. О спортивном питании для набора массы, а также о видах протеина читайте в других наших статьях.

Какой белок лучше выбрать, зависит от индивидуальных особенностей и задач. Например, для быстрого усвоения перед тренировкой и подавления катаболизма мышц сразу после обычно выбирают сывороточный протеин. Для питания мышц в течение длительных перерывов (например, ночью или в дороге) – хорошо подходит казеин. Вегетарианцы выбирают соевый, гороховый или рисовый протеин. Комплексный протеин обеспечивает равномерное поступление аминокислот в организма в течение долгого времени.

По цене самым демократичным является концентрат, изолят содержит больше белка, но небольшая разница в содержании белка не всегда покрывается существенной разницей в цене. Гидролизат усваивается быстро и легко, но стоит весьма дорого.

Сколько в сутки нужно употреблять белков?

Обычно медицинская норма для среднего человека находится в пределах 0,7-1 г на каждый килограмм собственного веса. Тем, кто занят тяжелым физическим трудом или интенсивными спортивными тренировками, рекомендуют увеличить норму до 1,5-2 г на кг и даже более. Для спортсмена массой 90 кг это составляет 135-180 г белка в сутки. Конечно же, желательно получить это количество из обычной пищи, но, к сожалению, это не всегда возможно. Например, в мясных продуктах содержание белка редко превышает 20 %, а в крупах – 10 %. Орехи содержат больше белка, но они также богаты жирами, поэтому употреблять их в больших количествах не стоит. В бобовых белок менее полноценный, поэтому его требуется больше. Учитывая все это, хорошим выходом становится употребление белковой добавки, дозировку которой рассчитывают, исходя из разницы между требуемым количеством белка и тем количеством которое вы реально можете получить из пищи. Например, спланировав рацион, вы понимаете, что он дает вам 150 г белка, а вам нужно 180 г. Добавив между основными приемами пищи порцию протеинового коктейля, вы легко доберете оставшиеся 30 г.

Те, кто не знает, сколько в сутки употреблять белков, могут воспользоваться простейшей формулой БЖУ 30-20-50. То есть в суточной калорийности доля белков должна составлять не менее 30 %. Если вам приходится урезать суточный калораж, например, при расчете диеты для похудения – старайтесь делать это не за счет белков и жиров, а за счет углеводов. Урезать белки не следует потому, что иначе пострадают ваши мышцы. Для их поддержания требуется определенное количество белка, и если его будет меньше – организм просто сократит мышечную массу до приемлемого (для него) уровня. Ну а потеря мышц обернется физической слабостью, а также плоским костлявым видом фигуры. Если вы этого не хотите – сохраняйте максимальное количество белков в рационе.

Есть ли вред от белка?

Иногда приходится слышать, что белок засоряет организм шлаками, нагружает печень и почки и т.д. Все это не совсем верно. Сам по себе белок – хорошо знакомый для организма тип веществ и нормально переваривается. Необходимо лишь поддерживать разумное количество его в рационе, и если вы употребляете много белка (например, из-за тренировок), то пейте больше воды, чтобы продукты его распада не накапливались, а легко выводились из организма.

Никаких данных о том, что нормальное количество белка как-то особенно вредит внутренним органам не существует. Напротив, есть масса научных исследований, подтверждающих необходимость употребления нормативного количества белка – для сохранения здоровья и роста спортивных показателей.

Источник

ВСЕ, ЧТО НУЖНО ЗНАТЬ О БЕЛКАХ: ИХ РОЛЬ В РАБОТЕ ОРГАНИЗМА, СОСТАВ И СТРУКТУРА (ЧАСТЬ 1)

Белки: определение и их роль

Белки (протеины) – группа органических соединений, которые состоят из цепи последовательно соединенных аминокислот. Эти соединения выполняют множество важных функций: поддержание работы мышц, иммунитета, регуляция и синтез гормонов. Протеины образуют все жизненно важные структуры каждой клеточки, поэтому без их достаточного поступления в организм жизнь не может существовать. И нарушения белкового обмена, усвоения белков имеют тяжелые последствия для организма (резкая и быстрая потеря веса, работоспособности, выраженные нарушения пищеварения, интоксикация), а в некоторых случаях представляют угрозу для жизни.

Без протеинов не может осуществляться обновление тканей, рост организма. Больше белка содержится в мышечной ткани, костях и совсем мало в коже. Для покрытия суточной нормы человеку необходимо около 1 г белка на килограмм массы тела. И 60% от этого количества должно приходиться на белки животного происхождения.

Состав и связи в белках

Белки образуют аминокислоты, и как раз в этом заключается их главная ценность. Как только они попали в организм, происходит расщепление на составляющие, из которых организм впоследствии соберет цепочки в необходимом порядке. Главный компонент аминокислот – азот. Если вспомнить биологию, именно его растения используют для биосинтеза и синтеза белка. Растения съедаются животными, и в их организме происходит трансформация протеинов: они расщепляются, после образуются новые протеины, которые больше всего подходят для их организма. Человек, стоящий на вершине пищевой цепи, должен получать растительные и животные белки, только так можно говорить об обеспечении организма всем необходимым. И как раз последние представляют для нас наибольшую ценность.

Молекула белка – это группа аминокислот, объединенных в цепочку. И длина этой цепочки не ограничена: молекулы, которые включают в себя от 2 до 40 аминокислот, называют пептидами. К их числу относят:

гормоны;
нейропептиды, участвующие в передаче нервных импульсов;
эндорфины;
ферменты;
вещества, регулирующие артериальное давление и др.

Аминокислоты

Из аминокислот синтезируются белки в организме, обеспечивающие метаболические процессы. Известно около 500 аминокислот, но организм использует лишь 20. Их можно условно разделить на заменимые и незаменимые. И если заменимые отсутствуют в рационе, то никакого патологического влияния на организм не происходит, а вот последствия дефицита незаменимых аминокислот не заставят себя долго ждать. Организм берет эти кислоты из «резервных источников» — в первую очередь из мышечной ткани. И если дефицит сохраняется долго, то самым тяжелым и опасным последствием будет повреждение сердца и существенные нарушения в работе центральной нервной системы. Поэтому при оценке пользы пищи обращают внимание именно на разнообразие аминокислот.

Классы белков и их предназначение

Выделяют 7 классов белков, выполняющих определенные функции. Структурные протеины образуют упругие волокна, поддерживающие прочность тканей. Примером является коллаген. Он важен не только для красоты и молодости, но и для здоровья хрящей, сухожилий. Транспортные протеины обеспечивают доставку веществ к каждой клетке, например, гемоглобин переносит кислород. Его дефицит – причина анемии. Ферменты – класс пептидов, обеспечивающих обменные процессы. Это узконаправленные белки, каждая группа которых выполняет свою функцию. Дефицит ферментов негативно отражается на состоянии организма и приводит к тяжелым последствиям. Благодаря сократительным протеинам, у организма есть возможность двигаться, примером являются миозины. Есть белки, отвечающие за иммунитет. Это иммуноглобулины, подавляющие развитие различных инфекций. К этой же группе белков относятся фибриноген и тромбин, участвующие в процессе свертывания крови. Инсулин, регулирующий уровень глюкозы в крови, соматотропин, отвечающий за рост костей, – гормоны, относящиеся к классу регуляторных белков.

Сколько нужно белка и какой выбрать

Дефицит и избыток протеинов: последствия

Углеводы и жиры могут накапливаться в организме, создавать некий запас, а вот белки — нет, поэтому они должны постоянно поступать с пищей. Если формируется дефицит, то со временем развивается белковая недостаточность. И как показывает практика, патология встречается не так редко, как хотелось бы. Легкая и средняя степень тяжести белковой недостаточности характерна для детей и подростков, веганов и некоторых вегетарианцев, беременных, людей, придерживающихся строгих диет и страдающих от алкоголизма. Некоторые болезни также могут стать причиной развития белковой недостаточности. И это причина слабости, тремора конечностей и других двигательных и психических расстройств. Не исключены отеки, выпадение волос, вплоть до облысения, тахикардия и другие проблемы в работе сердца. Избыток белка, который поступает с пищей, также не полезен и может привести к серьезным болезням печени и почек, стойким нарушениям пищеварения и другим последствиям. Поэтому во всем нужна мера.

Источник