Как происходит процесс распада белков в нашем организме? Эти органические вещества являются основным биологическим материалом для формирования и роста живых клеток. Многочисленные функции, которые выполняют белковые молекулы в живом организме, невозможно компенсировать иными элементами и веществами, так как именно в полипептидах находятся незаменимые аминокислоты. Основным предназначением белков является их участие в репликации молекул РНК и ДНК.
Невозможно представить себе полноценную жизнь без белковых соединений. Они являются основным материалом для построения новых клеток, органов, различных тканей. Продукты распада белков - аминокислоты. Они необходимы живому существу для синтеза новых белковых молекул, специфичных для данного организма. Аминокислоты, получаемые при распаде белковых молекул, требуются для образования многих гормонов, ферментов, гемоглобина, иных веществ, которые в организме выполняют важные функции.
Незаменимые аминокислоты, которые поступают в организм только с пищей, образуются при гидролизе белковых молекул. Процесс образования нового белка из аминокислотных остатков позволяет организму получать энергию и строительный материал для синтеза новых клеток.
Рассмотрим это явление более подробно. Процесс распада белков связан с биохимическими реакциями, происходящими в полости тонкой кишки. Заболевания тонкой кишки и поджелудочной железы негативно влияют на данный процесс. Распад одного килограмма белка должен сопровождаться выделением 17,6 кДж энергии. После того как полипептид распадется на аминокислоты, процесс не останавливается. Далее идет образование неорганических продуктов: углекислого газа, аммиака, сероводорода, воды.
Распад белков в организме – это процесс, который обеспечивает организм необходимым количеством энергии. В составе этих органических соединений находится более двадцати аминокислот, но только восемь из них могут синтезироваться внутри организма. Недостающие аминокислоты называют незаменимыми, они могут попадать в организм только с пищей. Для полного усвоения пищевого белка, аминокислоты должны в нем содержаться в строго определенном соотношении. Оно является индивидуальным для каждого живого организма. При недостатке одной из аминокислот, при распаде белковых молекул нарушается участие остальных аминокислот в синтезе, специфичного для живого организма белка.
Организм систематически испытывает недостаток либо дефицит белка. Конечные продукты распада белка – материал для жизнедеятельности живого организма. Экспертами Всемирной организации здравоохранения доказано, что белковая недостаточность – это явление, характерное для слаборазвитых стран. При понижении количества белка в крови уменьшается осмотическое давление крови, она хуже забирает у тканей воду, появляются голодные отеки.
Гидролиз белка происходит под воздействием протеолитических ферментов (биологических катализаторов). Он протекает при несущественных значениях температур. Все ферменты желудочно-кишечного тракта воздействуют на пептидную связь, но каждый подбирает «свои» связи, которые образуют определенные аминокислоты.
К примеру, пепсин быстро разрушает связи между остатками серина и аланина, а трипсин «распознает» группы лизина и аргинина.
В желудке разрушение осуществляется под воздействием кислой среды желудочного сока, а также благодаря воздействию пепсина. Он разрывает в белковой молекуле внутренние связи, продуктом взаимодействия будут крупные обломки белкового полимера – пептоны. Они идут в двенадцатиперстную кишку, где идет их последующее превращение под воздействием ферментов: химоптрипсина, трипсина, пептидаз. Распад белка связан с разрушением пептидных связей, на которые воздействует фермент. После обработки химотрипсином больше половины пептидных связей оказываются гидролизованными.
Последующий распад белка осуществляется в тонком кишечнике под воздействием ферментов пептидаз.
Карбоксипептидазы способны отщеплять аминокислоты от остатков белковой структуры с карбоксильного конца, а аминопептидазы действуют с той стороны, где присутствует свободная аминогруппа, расщепляя дипептиды до свободных аминокислот.
Благодаря совместному действию группы ферментов в разных отделах желудочно-кишечного тракта происходит полный распад белка пищи на свободные аминокислоты.
Они всасываются через стенки мелких капилляров, оказываются в крови. Большая часть этих аминокислот разносится по всему живому организму, поступает к органам и тканям. В клетках из них происходит строительство новых белков, которые специфичны для данного организма. Это используется медиками при проведении процедуры переливании крови, чтобы не возникало отторжения донорского материала.
В живом организме постоянно, пусть и с разной скоростью, осуществляются процессы обновления и разрушения клеток, а также внеклеточного вещества, в составе которого есть белковые молекулы.
Процесс распада белков сопровождается выделением значительного количества энергии.
Безбелковое питание приводит к смерти, так как организм не получает необходимых аминокислот. Важно не только количество белков, которое потребляется с пищей, но и их качество. К примеру, чтобы компенсировать распавшийся в организме белок, нужно, чтобы с пищей пришел 1 г аминокислоты метионина. Белки волос, перьев, шерсти содержат полноценный аминокислотный состав. К 1915 году было выяснено, что белок зеин, который входит в состав кукурузы, не стимулирует рост клеток. При добавлении к нему аминокислоты триптофана живые организмы полноценно растут.
Белки разных органов, тканей, организмов имеют существенные отличия по молекулярной массе, заряду, аминокислотному составу, а также другим параметрам. Белок одного организма является чужим для другого. Распад белка приводит к образованию аминокислот, которые нужны для питания.
fb.ru
Это процессы обновления белков. За сутки в организме взрослого человека обновляется до 400 г белков. Скорость различна – от нескольких минут до 10 и более суток. Коллаген почти не обновляется.
Тканевые протеиназы – катепсины, которые находятся главным образом в лизосомах, активны в кислой среде. Мясо становится более нежным, если после убоя скота его оставить при температуре 0-6 оС в течение 8-10 суток, т.к. катепсины высвобождаются из лизосом клеток.
Образовавшиеся при гидролизе белка аминокислоты всасываются стенками кишечника, поступают в кровь и разносятся по всему организму. Всосавшиеся аминокислоты в первую очередь используются в качестве строительного материала для сиитеза специфических тканевых белков, ферментов и биологически активных соединений. Другая часть аминокислот вместе с образующимися в организме аминокислотами — продуктами расщепления тканевых белков подвергается различным превращениям с образованием конечных продуктов белкового обмена и освобождением энергии.Наиболее распространенными и важными реакциями, в которых участвуют аминокислоты, являются трансаминирование (переаминирование), окислительное дезаминирование и декарбоксилированиее.
Переаминирование представляет собой взаимопревращение α-аминокислоты и α -кетокислоты, катализируемое аминотрансферазой. Чаще всего в качестве а-кетокислоты используется а-кетоглутаровая кислота:
Окислительное дезаминирование аминокислот происходит в клетках печени и почек. В результате данной реакции образуются соответствующие α-кетокислоты и выделяется аммиак. Этот процесс катализирует дегидрогеназа, коферментом которой может быть как НАД, так и ФАД. Наиболее важной и распространенной является глугаматдегидрогеназа, катализирующая процесс:
Декарбоксилирование аминокислот — важный метаболический процесс, в результате которого из аминокислот образуются биологически активные амины (биогенные амины). Декарбоксилазы аминокислот — сложные ферменты, коферментом которых является пиридоксальфосфат - производное витамина В6. Например, глутаматдекарбоксилаза ускоряет реакцию декарбоксилирования глутаминовой кислоты:
Продукт этой реакции γ – аминомасляная кислота (ГАМК), как и глутаминовая кислота, относится к медиаторам нервного импульса, ГАМК ингибирует, глутаминовая кислота активирует передачу нервных импульсов. Декарбоксилирование гистидина приводит к образованию гистамина, который является медиатором и содержится в нервных и тучных клетках. Особенно много его выделяется в очаге воспаления. Гистамин играет важную роль в проявлении аллергических реакций.
Таким образом, конечными продуктами катаболизма аминокислот являются α-кетокислоты, амины, оксид углерода (IV), аммиак. Органические соединения вовлекаются в определенные метаболические процессы, углекислый газ выводится из организма.
Аммиак крайне токсичен, особенно для центральной нервной системы, для клеток мозга, поэтому в организме существуют процессы, в которых происходит обезвреживание этого токсиканта. Прежде всего аммиак превращается в нетоксичное соединение и в таком виде переносится кровью в органы, где обезвреживается (печень, почки). Во многих тканях аммиак связывается с образованием глутамина.
У большинства животных, обитающих в воде, например, костистых рыб, аммиак является конечным продуктом распада и выводится из организма. Такие организмы называются аммониотелические. У таких животных нейтральный, нетоксичный глутамин переносится кровью в жабры, где содержится фермент глутаминаза, катализирующая гидролиз глугамина с образованием глутаминовой кислоты и аммиака. Так как аммиак хорошо растворим в воде, он быстро разбавляется и уносится током омывающей жабры воды. У большинства наземных животных аммиак обезвреживается путем образования мочевины (полный амид угольной кислоты), их называют уреотелическими. Мочевина образуется в печени в цикле мочевины (орнитиновый цикл) поступает в кровь и через почки выводится из организма с мочой. У птиц, ящериц и змей аммиак обезвреживается путем образования мочевой кислоты, которая выводится из организма; такие организмы называются урикотелические.
Некоторое количество аминокислот поступает в толстый кишечник, где подвергается гниению — распаду под действием микроорганизмов. При этом образуются зачастую ядовитые вещества, имеющие неприятный залах. Так, при гнилостном распаде триптофана образуются индол и скатол, при распаде цистеина — различные меркаптаны, тирозина — фенол и крезол и т. д. Продукты гниения белков также всасываются и поступают в кровь. После ряда биохимических превращений они обезвреживаются (главным, образом в печени) и затем выводятся из организма.
Обмен белков является важной составной частью азотистого обмена - обмена азотсодержащих веществ. Показателем состояния азотистого обмена в организме является азотистый баланс - разность между количеством азота, поступающего в организм с пищей, и количеством выводимого азота (с мочой, калом, потом). Количество вводимого с пищей азота может превышать количество выводимого азота, в этом случае говорят о положительном азотистом балансе. В нормальных условиях азотистый баланс должен быть положительным в периоды роста (дети, подростки), при беременности. Количество вводимого с пищей азота может быть меньшим, чем количество выводимого азота (отрицательный азотистый баланс), например, в случае белковой недостаточности. В случае азотистого равновесия количество вводимого и выводимого азота одинаково.
studfiles.net
Третья форма нарушений белкового обмена - диспротеинозы, то есть состояния, при которых образование белков не усилено и не ослаблено, а извращено. Такие ситуации чрезвычайно разнообразны. К ним, например, относятся различные формы гемоглобинозов, - патологические процессы, в основе которых лежит наличие в крови одного или нескольких аномальных гемоглобинов, то есть таких гемоглобинов, синтез которых ненормален, в результате чего образуется специфический белок с совершенно новыми свойствами (сниженный тропизм к кислороду, пониженная растворимость и т.д.).
Диспротеинозом, имеющим большое клиническое значение, является амилоидоз.
Этот патологический процесс представляет собой одну из форм нарушений белкового обмена, при которой в межтканевых щелях, по ходу сосудов и в их стенке, около мембран железистых органов откладывается особое вещество - амилоид, имеющее белково-полисахаридную природу. Амилоид резко нарушает функцию органов по месту своего отложения и может приводить не только к возникновению в организме тяжелых расстройств, связанных с патологией этих органов, но и к гибели последних.
Амилоидоз имеет достаточно широкое распространение. Помимо не очень часто встречающегося первичного амилоидоза (причина которого не выяснена), наследственных форм этого патологического процесса и старческого амилоидоза, являющегося результатом возрастных изменений у людей весьма преклонных лет, существует вторичный амилоидоз, представляющий собой следствие длительно протекающих воспалительных заболеваний Частота распространения вторичного амилоидоза в последние десятилетия прогрессивно нарастает.
Впервые изменения органов при амилоидозе были описаны в 1844 г. выдающимся венским патологом Карлом Рокитанским, который назвал этот патологический процесс сальным перерождением, подчеркнув тем самым, что при нем грубым изменениям подвергается структура многих внутренних органов. В 1858 г. Рудольф Вирхов выделил это заболевание в самостоятельную нозологическую форму и ввел сам термин - амилоидоз (от лат. amilum - крахмал). В 1894 г. Н. П. Кравков установил химическую структуру амилоида, показав, что это - сложное, комплексное вещество, представляющее собой белок, связанный с полисахаридом типа хондроитинсерной кислоты.
Вторичный амилоидоз возникает в результате наличия в организме хронических воспалительных (особенно - нагноительных) заболеваний (остеомиелит, кавернозчый туберкулез, сифилис, хронические нагноительные процессы в легких, ревматоидный полиартрит и т.д.). Нередкими этиологическими факторами амилоидоза также являются проказа малярия, хроническая дизентерия. Сам амилоидоз возникает через довольно большой срок после начала основного заболевания. Данный латентный период амилоидоза в среднем равняется 2-4 годам, но может затягиваться и на десятилетия. Далее следует период, в начале которого превалируют симптомы, свойственные основному патологическому процессу, а затем начинают проявляться нарушения функции того органа, в котором особенно сильно откладывается амилоид. Этому, как правило, предшествует выраженная альбуминурия (выделение белка с мочой), которая в ряде случаев длительное время является единственным симптомом заболевания, в связи с чем данная стадия амилоидоза носит название альбуминурической.
Следующая стадия амилоидоза характеризуется вовлечением в процесс печени и надпочечников, что ведет к развитию прогрессирующей белковой недостаточности. сопровождаемой гипопротеинемическими отеками, и сосудистой гипотонии. В соответствии с указанными симптомами эта стадия называется отечно-гипотонической.
Затем наступает заключительная стадия процесса, характеризующаяся нарастанием почечной недостаточности и развитием уремии (заключительная стадия почечной недостаточности), от которой больные и погибают. Поскольку при уремии в крови резко нарастает количество остаточного азота, терминальную фазу амилоидоза называют азотемической.
Откладывающийся в органах амилоид представляет по своему химическому составу глюкопротеид, в котором белок глобулин связан с мукополисахаридом - хондроитинсерной или мукоитинсерной кислотой. По своей структуре амилоид макроскопически выглядит как гомогенное вещество, однако он имеет субмикроскопическую, сходную с кристаллической, структуру. Амилоид состоит из пучков фибрилл, имеющих у человека длину от 1200 до 5000 нм и ширину 70-140 нм. Амилоидные фибриллы имеют упорядоченное (наракристаллическое) строение. Кроме того, в амилоиде выявлены сферические частицы, находящиеся вне связи с фибриллами.
Что касается патогенеза амилоидоза и механизмов образования амилоида, то в самом общем плане они сводятся к следующему.
Твердо установлено, что в основе развития амилоидоза лежит диспротеиноз. Полагают, что при хронических нагноительных заболеваниях нарушается белковый состав крови, в результате чего в ней появляется большое количество грубодисперсных белков, относящихся к группе гамма-глобулинов. Этот факт, а также и то, что вторичный амилоидоз является следствием заболеваний инфекционного характера, позволяет предполагать участие в патогенезе этого патологического процесса иммунологических механизмов. Данная мысль подтверждается также и тем, что при воспроизведении амилоидоза в эксперименте наблюдается выраженная пролиферация элементов ретикуло-эндотелиальной системы (РЭС). Рядом точных иммунологических и гистохимических исследований было показано, что клетки РЭС в процессе развития амилоидоза претерпевают определенную динамику. Вначале, при длительном антигенном стимуле возникает их пролиферация и трансформация в плазматические клетки. Гистохимические реакции, проводимые в этот период, показывают наличие в этих клетках пиронинофилии, свидетельствующей о нарастании в них количества РНК. По времени пиронинофилия совпадает с гамма-глобулинемией. Указанный комплекс изменений составляет предамилоидную стадию, которая при дальнейшем сохранении антигенного стимула переходит во вторую - амилоидную стадию, в течение которой пиронинофилия клеток уменьшается, что говорит об уменьшении в них количества РНК. но зато нарастает количество клеток, дающих PAS - положительную реакцию, которая выявляет полисахариды. Следовательно, в этот период в плазматических клетках происходит усиленное образование полисахаридов. Далее эти клетки начинают секретировать в окружающие ткани амилоид, являющийся нерастворимым соединением. Таким образом, амилоид не является продуктом соединения (вне сосудистого русла) глобулинов крови, диффундировавших через сосудистую стенку, с полисахаридным компонентом, как это полагали ранее, а секретируется на месте плазматическими клетками. Электронно-микроскопические исследования показывают, что в клетках РЭС происходит накопление предшественника амилоида - амилоидных фибрилл. По мере нарастания в клетке количества этих фибрилл развивается ее дегенерация с полной потерей собственной структуры. Далее оболочка клетки разрывается, фибриллы попадают в межклеточное пространство, где соединяются с секретированной этими же клетками полисахаридной субстанцией, в результате чего и образуется амилоид.
При амилоидозе обнаруживаются антитела к тканям того органа, в котором отлагается амилоид. В связи с этим можно предположить наличие в патогенезе амилоидоза и аутоиммунного компонента.
Нельзя забывать о возможном включении в динамику развития амилоидоза и неврогенного компонента. Об этом весьма убедительно свидетельствуют наблюдения, проведенные в блокадном и посблокадном Ленинграде. Статистические данные показывают, что во время блокады, когда, во-первых, было тяжелое голодание, а во-вторых, состояние чрезвычайного нервного напряжения, количество случаев амилоидоза было минимальным. Зато после окончания войны у лиц, перенесших блокаду, наблюдался резкий подъем заболеваемости амилоидозом, который значительно превысил довоенный уровень.
Поскольку амилоидоз развивается лишь у относительно небольшой части лиц, страдающих хроническими воспалительными заболеваниями, нельзя исключать роли наследственного фактора в его патогенезе.
www.4astniydom.ru
Белки – одна из важнейших групп макромолекул в организме человека, представленных в целом разнообразии форм: клеточные рецепторы, сигнальные молекулы, структурные элементы, ферменты, переносчики кислорода и углекислого газа (гемоглобин) – и это далеко не полный список. Белок является составной частью костей, мышц, связок, служит для роста и восстановления тканей организма.
Помимо этих функций, белки также могут использоваться в качестве источника энергии. Важной особенностью метаболизма белков является неспособность организма хранить их про запас, потому очень важно постоянно употреблять белки с пищей.
Метаболизм белков начинается в желудке. Когда богатая белком пища попадает в желудок, ее «встречает» фермент пепсин и соляная кислота (HCl, 05%), которая обеспечивает уровень рН 1,5 – 3,5, в котором белки денатурируются. Под воздействием пепсина белки распадаются на полипептиды и составляющие их аминокислоты.
Когда химус (пищевая кашица) попадает в тонкий кишечник, поджелудочная железа выделяет сок с содержанием бикарбоната натрия (соды), который нейтрализует соляную кислоту. Это помогает защитить оболочку кишечника.
Организм синтезирует нужные ему белки из аминокислот, которые мы получаем из продуктов питания, а ненужные белки превращаются в глюкозу или триглицериды и используются для поддержания энергии или увеличения энергетического резерва организма.
Также в тонком кишечнике выделяются пищеварительные гормоны, в том числе секретин и холецистокинин, которые стимулируют дальнейшее расщепление белков. Секретин также стимулирует секрецию сока поджелудочной железы, которая также вырабатывает большинство пищеварительных ферментов, в т.ч. протеазу, трипсин, химотрипсин и эластазу, которые способствуют перевариванию белков.
Вместе эти ферменты «разбивают» сложные белки на отдельные аминоксилоты, которые транспортируются через слизистую кишечника и используются для синтеза новых белков или конвертации в жиры или ацетил-коэнзим А и используются в цикле Кребса.
Ферменты в желудке и тонком кишечнике расщепляют белки на аминокислоты. НСl в желудке способствует протеолизу, а секретируемые клетками кишечника гормоны регулируют процесс пищеварения.
Чтобы белки поджелудочной железы и тонкого кишечника не расщеплялись, поджелудочная железа также вырабатывает неактивные проферменты, которые активируются только в тонком кишечнике. В поджелудочной железе внутри везикул содержится трипсин, химитрипсин в форме трипсиногена и химотрипсиногена.
После попадания в тонкий кишечник фермент, находящийся в стенках тонкого кишечника (энтерокиназа), связывается с трипсиногеном и превращает его в активную форму – трипсин. После этого трипсин связывается с химотрипсиногеном и конвертирует его в активную форму – химотрипсин.
Трипсин и химиотрипсин расщепляют большие белки на меньшие пептиды в процессе протеолиза. Эти небольшие пептиды расщепляются на составляющие аминокислоты, которые транспортируются через апикальную поверхность слизистой кишечника при помощи транпортеров аминокислот.
Эти транспортеры связывают натрий и аминокислоту, после чего переносят ее через оболочку. На базальной поверхности клеток слизистой оболочки натрий и аминокислота высвобождаются. Натрий может повторно использоваться в качестве транспортера, а аминокислоты проникают в кровоток и транспортируются к печени и во все клетки организма для синтеза белков.
Свободные аминокислоты используются для синтеза новых белков. В случае избытка аминокислот организм, не имея механизма их хранения, конвертирует их в глюкозу или кетоны или же расщепляет. В результате расщепления аминокислот образуются углеводороды и азотистые шлаки. Однако азот в высоких концентрациях токсичен, потому в ходе орнитинового цикла он обрабатывается, что способствует выведению азота из организма.
Свободные аминокислоты используются для синтеза новых белков. В случае избытка аминокислот организм, не имея механизма их хранения, конвертирует их в глюкозу или кетоны или же расщепляет.
Орнитиновый цикл – это комплекс биохимический реакций, в результате которого из ионов аммония образуется мочевина с целью предотвращения повышения концентрации аммония в организме до критического уровня. Цикл в большей степени протекает в печени, и в меньшей – в почках.
До начала орнитинового цикла ионы аммония образуются в результате расщепления аминокислот вследствие переноса аминогруппы с аминокислоты на кетокислоту.
В результате такого трансаминирования образуется молекула, необходимая для цикла Кребса, и ион аммония, который входит в орнитиновый цикл и выводится из организма, объединяясь с СО2, в результате чего образуется мочевина и вода. В свою очередь, мочевина выводится почками в составе мочи.
Аминокислоты также могут использоваться в качестве источника энергии, в особенности в период голодания. Поскольку в процессе обработки аминокислот образуются промежуточные продукты метаболизма, в том числе пировиноградная кислота, ацетил-коэнзим А, ацетоацетил-КоА, оксалоацетат и альфа-кетоглутарат, аминокислоты могут служить источником энергии, выделяемой в ходе цикла Кребса.
Таким образом, образующиеся в результате метаболизма белков аминокислоты используются либо для синтеза необходимых организму белков, либо используются для получения энергии, либо выводятся за ненадобностью, но не хранятся в организме. Поэтому достаточное количество белков в рационе питания очень важно для роста, восстановления тканей и поддержания состояния здоровья.
estet-portal.com
Белок занимает одно из самых важных мест среди всех органических элементов живой клетки. Он составляет почти половину клеточной массы. В организме человека происходит постоянный обмен белков, которые поступают вместе с продуктами питания. В пищеварительном тракте осуществляется распад белков до аминокислот. Последние проникают в кровь и, пройдя через клетки и сосуды печени, попадают в ткани внутренних органов, где снова синтезируются в специфические для данного органа белки.
Белковый обмен
Человеческий организм использует белок в качестве пластического материала. Его потребность определяется минимальным объёмом, который уравновешивает белковые потери. В теле взрослого здорового человека обмен белков происходит непрерывно. В случае недостаточного поступления этих веществ с пищей десять из двадцати аминокислот могут синтезироваться организмом, в то время как другие десять остаются незаменимыми, и их необходимо восполнять. В противном же случае происходит нарушение белкового синтеза, что приводит к торможению роста и снижению массы тела. Следует отметить, что если отсутствует хотя бы одна незаменимая аминокислота, организм не может нормально жить и функционировать.
Этапы белкового обмена
Обмен белков в организме происходит в результате поступления питательных веществ и кислорода. Существуют определённые этапы обмена веществ, первый из которых характеризуется ферментативным расщеплением белков, углеводов и жиров до растворимых аминокислот, моносахаридов, дисахаридов, жирных кислот, глицерина и других соединений, после чего они всасываются в лимфу и кровь. На втором этапе питательные вещества и кислород транспортируются кровью в ткани. При этом происходит их расщепление до конечных продуктов, а также синтез гормонов, ферментов и составных компонентов цитоплазмы. При расщеплении веществ происходит выделение энергии, которая необходима для природных процессов синтеза и нормализации работы всего организма. Вышеперечисленные этапы обмена белков заканчиваются удалением из клеток конечных продуктов, а также их транспортом и выделением легкими, почками, кишечником и потовыми железами.
Польза белков для человека
Для человеческого организма очень важно поступление полноценных белков, ведь только из них могут синтезироваться специфические вещества. Особую роль обмен белков играет в детском организме. Ведь ему необходимо большое количество новых клеток для роста. При недостаточном поступлении белков человеческий организм перестаёт расти, а его клетки обновляются намного медленней. К полноценным относятся животные белки. Из них особую ценность представляют белки рыбы, мяса, молока, яиц и других подобных продуктов питания. Неполноценные же преимущественно содержатся в растениях, поэтому рацион питания необходимо составлять так, чтобы удовлетворить все потребности своего организма. При переизбытке белков их излишек распадается. Это позволяет организму поддерживать необходимое химическое равновесие. Обмен белков очень важен для жизнедеятельности человека. При его нарушении организм начинает расходовать белок своих же тканей, что ведёт к серьёзным проблемам со здоровьем. Поэтому следует беречь себя и серьёзно подходить к выбору пищи.
fb.ru
Роль белков в обмене веществ
Белки в обмене веществ занимают особое место. Они входят в состав цитоплазмы, гемоглобина, плазмы крови, многих гормонов, иммунных тел, поддерживают постоянство водно-солевой среды организма, обеспечивают его рост. Ферменты, обязательно участвующие во всех этапах обмена веществ, являются белками.
Биологическая ценность белков пищи
Аминокислоты, идущие на построение белков организма, неравноценны. Некоторые аминокислоты (лейцин, метионин, фенилаланин и др.) незаменимы для организма. Если в пище отсутствует незаменимая аминокислота, то синтез белков в организме резко нарушается. Аминокислоты, которые могут быть заменены другими или синтезированы в самом организме в процессе обмена веществ, называются заменимыми.
Белки пищи, содержащие весь необходимый набор аминокислот для нормального синтеза белка организма, называют полноценными. К ним относят преимущественно животные белки. Белки пищи, не содержащие всех необходимых для синтеза белка организма аминокислот, называют неполноценными (например, желатин, белок кукурузы, белок пшеницы). Наиболее высокая биологическая ценность у белков яиц, мяса, молока, рыбы. При смешанном питании, когда в пище есть продукты животного и растительного происхождения, в организм обычно доставляется необходимый для синтеза белков набор аминокислот.
Особенно важно поступление всех незаменимых аминокислот для растущего организма. Например, отсутствие в пище аминокислоты лизина приводит к задержке роста ребенка, к истощению его мышечной системы. Недостаток валина вызывает расстройство вестибулярного аппарата у детей.
Из питательных веществ только в состав белков входит азот, поэтому о количественной стороне белкового питания можно судить по азотистому балансу. Азотистый баланс – это соотношение количества азота, поступившего в течение суток с пищей, и азота, выделенного за сутки из организма с мочой, калом. В среднем в белке содержится 16 % азота, т. е. 1 г азота содержится в 6,25 г белка. Умножая величину усвоенного азота на 6,25, можно определить количество полученного организмом белка.
У взрослого человека обычно наблюдается азотистое равновесие – количества введенного с пищей азота и выведенного с продуктами выделения совпадают. Когда азота с пищей поступает в организм больше, чем его выводится из организма, говорят о положительном азотистом балансе. Такой баланс наблюдается у детей из-за увеличения массы тела при росте, во время беременности, при больших физических нагрузках. Отрицательный баланс характеризуется тем, что количество введенного азота меньше выведенного. Он может быть при белковом голодании, тяжелых болезнях.
Распад белков в организме
Те аминокислоты, которые не пошли на синтез специфических белков, подвергаются превращениям, во время которых освобождаются азотистые соединения. Азот отщепляется от аминокислоты в виде аммиака (Nh4) или в виде аминогруппы Nh3. Аминогруппа, отщепившись от одной аминокислоты, может переноситься на другую, благодаря чему строятся недостающие аминокислоты. Эти процессы идут преимущественно в печени, мышцах, почках. Безазотистый остаток аминокислоты подвергается дальнейшим превращениям с образованием углекислого газа и воды.
Аммиак, образовавшийся при распаде белков в организме (вещество ядовитое), обезвреживается в печени, где превращается в мочевину; последняя в составе мочи выводится из организма.
Конечные продукты распада белков в организме – это не только мочевина, но и мочевая кислота и другие азотистые вещества. Они выводятся из организма с мочой и потом.
Особенности белкового обмена у детей
В организме ребенка идут интенсивно процессы роста и формирования новых клеток и тканей. Потребность в белке детского организма больше, чем взрослого человека. Чем интенсивнее идут процессы роста, тем больше потребность в белке.
У детей наблюдается положительный азотистый баланс, когда количество азота, вводимого с белковой пищей, превышает количество азота, выводимого с мочой, что обеспечивает потребность растущего организма в белке. Суточная потребность в белке на 1 кг массы тела у ребенка на первом году жизни составляет 4–5 г, от 1 до 3 лет – 4–4,5 г, от 6 до 10 лет – 2,5–3 г, старше 12 лет – 2–2,5 г, у взрослых – 1,5–1,8 г. Отсюда следует, что в зависимости от возраста и массы тела дети от 1 до 4 лет должны получать 30–50 г белка в сутки, от 4 до 7 лет – около 70 г, с 7 лет – 75–80 г. При этих показателях азот максимально задерживается в организме. Белки не откладываются в организме про запас, поэтому если давать их с пищей больше, чем это требуется организму, то увеличения задержки азота и нарастания синтеза белка не произойдет. Слишком низкое количество белка в пище вызывает у ребенка ухудшение аппетита, нарушает кислотно-щелочное равновесие, усиливает выведение азота с мочой и калом. Ребенку нужно давать оптимальное количество белка с набором всех необходимых аминокислот, при этом важно, чтобы соотношение количества белков, жиров и углеводов в пище ребенка было 1:1:3; при этих условиях азот максимально задерживается в организме.
В первые дни после рождения азот составляет 6–7 % суточного количества мочи. С возрастом относительное содержание его в моче уменьшается.
biofile.ru
Запасы белка в организме человека практически отсутствует, а новые белки могут синтезироваться только из аминокислот, поступающих с пищей, и распадающихся белков тканей организма. Из веществ, входящих в состав углеводов и жиров, белки не образуются.
Проблемы, возникающие при недостатке белка.
Недостаток белков в питании вызывает у детей замедление роста и развития, а у взрослых - глубокие изменения в печени, нарушение деятельности желез внутренней секреции, изменение гормонального фона, ухудшение усвоения питательных веществ, проблемы с сердечной мышцей, ухудшение памяти и работоспособности. Все это связано с тем, что белки участвуют практически во всех процессах организма.
В 70 годах отмечались смертельные случаи у людей, длительное время соблюдающих низкокалорийные диеты с выраженным недостатком белка. Происходило это из-за серьезных нарушений в деятельности сердечной мышцы.
Дефицит белка уменьшает устойчивость организма к инфекциям, так как снижается уровень образования антител. Нарушается синтез и других защитных факторов - лизоцима и интерферона, из-за чего обостряется течение воспалительных процессов. Кроме того, белковая недостаточность часто сопровождается авитаминозом В12, А, Д, К и так далее, что также влияет на состояние здоровья.
Дефицит полноценного белка в организме может иметь пагубные последствия практически для всего организма. Нарушается выработка ферментов и соответственно усвоение важнейших питательных веществ. При нехватке белка ухудшается усвоение некоторых витаминов, полезных жиров, многих микроэлементов. Т.к. гормоны являются белковыми структурами, недостаток белка может привести к серьезным гормональным нарушениям.
Любая физическая активность наносит вред клеткам мышц, и чем больше нагрузка, тем больший вред она наносит мышцам. Для "ремонта" поврежденных мышечных клеток требуется достаточное количество качественного белка. Благотворное влияние физической активности на состояние здоровья может проявляться только при достаточном поступлении белка с пищей. Увеличьте потребление белка при занятиях спортом от 1,5 гр. на кг веса (при игровых видах спорта) и до 1,5-2 гр./кг белка (при длительных и интенсивных нагрузках, таких как марафон или бодибилдинг).
Избыток белка.
Если количество белка в рационе незначительно превышает необходимое для поддержания азотистого баланса, то вреда от этого нет. Избыток аминокислот в данном случае просто используется как источник энергии. В качестве примера можно сослаться на эскимосов, которые потребляют мало углеводов и примерно в десять раз больше белка, чем требуется для поддержания азотистого баланса.
Однако, для большинства людей при отсутствии интенсивных физических нагрузок потребление более 1,7 гр. на кг веса может привести к неблагоприятным последствиям. Избыточное поступление белков с пищей не приносит пользу, поскольку они не могут накапливаться в организме. Вместо этого печень превращает излишки белков в глюкозу и азотистые соединения, такие как мочевина, которую почки должны активно выводить из организма. Кроме того особую важность приобретает соблюдение оптимального питьевого режима. Избыточное количество белков приводит к кислой реакции организма, что в свою очередь увеличивает потерю кальция. Кроме того, богатая белком мясная пища часто содержит такие продукты, как пурины, и некоторые из них в процессе метаболизма могут откладываться в суставах, вызывая развитие подагры. Надо отметить, что проблемы, связанные с избытком белка, встречаются крайне редко! В нашем обычном рационе чаще всего не хватает полноценного белка!
Оценивают достаточность белка в рационе по азотистому балансу. В организме человека постоянно происходит синтез новых белков и удаление из него конечных продуктов белкового обмена. В состав белков входит азот, который не содержится ни в углеводах, ни в жирах. И если он откладывается в запас в организме, то только в составе белков. Если же в результате распада белков азот выходит из их состава, то он удаляется с мочой. Для того чтобы организм функционировал на оптимальном уровне, необходимо восполнение удаляемого азота. Если количество восполняемого пищей азота соответствует количеству экскретируемого, то такое состояние носит название азотистого (или протеинового) баланса.
Рекомендации по выбору белковой пищи
В настоящее время качество пищевых белков оценивают по коэффициенту их усвоения. Он учитывает аминокислотный состав (химическую ценность) и полноту переваривания (биологическую ценность) белков. Продукты, имеющие коэффициент усвоения равный 1,0, являются наиболее полноценными источниками белка. Оценка качества белков различных продуктов по данным ВОЗ приведена в таблице.
Высококачественными белковыми продуктами являются молоко, яйца и мясо, которые, к сожалению, часто содержат довольно много жира, поэтому необходимо помнить, что при наличии даже небольшого количества жира следует ограничить себя в излишнем потреблении калорий.
Предпочтительные белковые продукты: нежирные сыры, обезжиренный творог, яичный белок, большинство свежей рыбы и морепродукты, нежирная телятина, молодой барашек, куры, индейка, предпочтительно белое мясо без кожицы, соевое мясо, соевое молоко или соевые сыры (тофу).
Менее предпочтительные продукты: темное мясо кур и индеек, домашний творог, нежирная нарезка холодного копчения, красное мясо (вырезка), переработанное мясо: бекон, салями, ветчина, молоко и йогурты с сахаром.
Яичный белок представляет собой чистый белок, лишенный жира. Постное мясо содержит в себе около 50 % калорий, приходящихся на долю белков, снятое (обезжиренное) молоко - 40 %, овощи - около 30 % и содержащие крахмалы продукты - около 15 %.
Основное правило при выборе белковой пищи в следующем: высокий коэффициент усвоения белка и большее содержание белка на единицу калорий. Таким образом, при выборе продуктов выбирайте продукты с высоким содержанием белка и низким содержанием жира.
Лучше усваиваются белки, подвергнутые тепловой обработке, так как они становятся более доступными для ферментов желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Однако, тепловая обработка может снижать биологическую ценность белка из-за разрушения некоторых аминокислот.
Обычно в питательных смесях или продуктах систем с частичным замещением пищи (СЧЗП), с которыми мы работаем, смесь протеинов представляет собой сочетание изолированного протеина сои и молочного казеина. Соя - это полный протеин, содержащий все основные аминокислоты в соотношении, отвечающем потребностям человека. Для нее характерны высокая усвояемость и сниженный уровень ингибиторов трипсина и фитатов по сравнению с необработанным протеином сои. Недавно проведенные анализы сои выявили наличие в ней двух изофлавонов, обладающих антихолестеролемическими и антиоксидирующим и свойствами. Казеин - протеин, преобладающий в молоке, также характеризуется коэффициентом усвоения 1 и считается полным протеином, содержащим все основные аминокислоты в соотношении, желательном для человека. Сочетание этих двух протеинов позволяет создать протеин, характеризующийся высоким уровнем биологической ценности и изофлавоновых свойств сои, с одной стороны, и повышенной смешиваемостью и органолептическими свойствами казеина, с другой. Смесь протеинов не содержит никаких протеинов мяса и практически не содержит лактозу. Это позволяет использовать ее лицам, не переносящим лактозу, в отличии от необработанного, дегидратированного молока. В этой смеси также нет сыворотки, в которой содержатся потенциальные аллергены, обнаруживаемые в лактальбумине.
Метаболизм белков, активизация обмена.
На усвоение белка организму требуется много энергии. Белки - высокомолекулярные соединения, состоящие из нескольких сотен аминокислот. Для усвоения и использования белка необходимо, расщепить его на короткие аминокислотные цепочки или сами аминокислоты. Это - длительный процесс. Проходит он на протяжении всего движения белковой пищи по ЖКТ и требует много различных ферментов, которые организм должен синтезировать и направить в ЖКТ. После того, как белки всосались из ЖКТ, организм затрачивает много энергии на синтез белков. Кроме этого, организму необходимо приложить определенные усилия для вывода продуктов белкового обмена (азотистых соединений) из организма. Все это в сумме требует большое количество энергии на усвоение белковой пищи. Поэтому во время приема белковой пищи ускоряется метаболизм и увеличиваются затраты энергии на внутренние процессы.
Увеличение энергии на усвоение пищи называется специфическим динамическим действием пищи. На усвоение пищи организм может тратить до 15% от общей калорийности рациона. Больше всего энергии требуется для усвоения белков (30-40% от их собственной энергетической ценности). При потреблении жиров и углеводов на их усвоение тратится 5-7% содержащейся в них энергии.
Пища, имеющая высокое содержание белка, также способствует усилению теплопродукции в процессе метаболизма и некоторому повышению температуры тела, что дополнительно приводит к увеличению расхода энергии организмом на термогенез.
Белки крайне редко используется как энергетическая субстанция. Связано это с тем, что использование белка в качестве источника энергии невыгодно, поскольку из определенного количества углеводов и жиров можно получить намного больше калорий и значительно эффективнее, чем из такого же количества белка. Кроме этого в нашем рационе практически не бывает избытка белков. Обычно их хватает (не всегда) только для основных пластических функций. Поэтому для усвоения белков организм использует энергию из углеводов и жиров. А если в питании не хватает источников энергии в виде углеводов и жиров, организм начинает активно использовать накопленные жиры.
Достаточное количество белка в рационе питания обеспечивает увеличение энергии на основной обмен на 18-20 %. Максимальное увеличение основного обмена после приема белковой пищи наступает через 3-5 часов после приема. На некоторых программах СЧЗП учитывается этот фактор и между 3 приемами пищи через 2,5-3 часа рекомендуется белковый перекус в виде специальных коктейля, супа, сока или батончика. Эти перекусы специально разработаны и содержат достаточно большое количество белка при низком содержании углеводов и жиров. Делая через 3 часа после приема пищи перекус белковыми продуктами с низким содержанием углеводов, мы поддерживаем высокий уровень метаболизма в течение всего дня. А за счет низкого содержания углеводов это не приводит к значительным колебаниям сахара в крови и скачкам инсулина. Стабильный уровень сахара в крови, является одним из важных факторов борьбы с чувством голода.
Достаточное количество белка в рационе способствует активизации и нормализации замедленного обмена веществ у людей с избыточной массой тела, а также не позволяет организму терять мышечную массу. Дело в том, что организму постоянно требуются белки для функционирования, и поэтому при недостатке белка в пище происходит использование белка мышц для поддержания эффективной работы различных систем нашего организма. Происходит это потому, что мышцы менее важны для обеспечения жизненных функций организма, чем многие другие органы. В свою очередь, в мышцах сгорает больше всего калорий и соответственно уменьшение мышечной массы снижает энергетические траты организма и основной обмен. Для поддержания жизнедеятельности организму требуется 20 Ккал на каждый кг мышечной массы. Если снижается мышечная масса, то снижается и затраты на основной обмен. Если два человека одинаковой массы, но мышечная масса различна, то и затраты энергии организмом у каждого различны.
При не правильном снижении веса мы теряем не только жиры, но и мышечную массу. А если затем вы набираете вес, то чаще всего это происходит за счет жировой массы и процент жира в организме увеличивается. Интенсивность обмена веществ в жировой ткани в три раза ниже, чем в остальной тканях организма. Снижение мышечной массы и увеличение жировой приводит к уменьшению затрат энергии на обмен веществ, и поэтому после окончания диеты вам будет еще сложнее поддерживать желаемый вес, чем до диеты. Кстати, потеря мышечной массы при использовании медицински необоснованных методов снижения веса - один из факторов быстрого восстановления первоначального избыточного веса. Достаточное количества белка в рационе худеющего человека - одно из многих преимуществ СЧЗП. Это приводит к отсутствию потери мышечной массы на программах СЧЗП.
Значение белка в питании и при снижении веса.
А теперь мы рассмотрим основные моменты, связанные с белками в питании вообще и при снижении веса в частности. Прежде всего, необходимо обратить внимание на важность контроля поступления белка на низкокалорийных диетах, предназначенных для снижения веса. Из белков мы можем получить углеводы и некоторые жиры. Обратное невозможно, и белок можно получать только из пищи. Белок - важнейший элемент питания для организма. Очень многие функции организма угнетаются из-за недостатка белка.
Запомните:
Белок - важнейшая составляющая нашего суточного рациона.
Ошибочно считается, что в нашем рационе достаточно белка. Многие исследования в России установили, что в рационе россиян недостаточно полноценного белка. Очень часто именно с этим связаны снижение иммунитета, нарушения работы сердечной мышцы, гормональные нарушения, нарушение работы пищеварительной системы и др. Поэтому на низкокалорийных диетах необходимо уделять особое внимание контролю количества полноценного белка в рационе.
Очень многие диеты (овощные, фруктовые) страдают недостатком белка. И уже только из-за недостатка белка не стоит их использовать. Сделайте законом каждую диету, прежде всего, анализировать по содержанию белка. (В 70 годах 20 века были зафиксированы несколько смертельных случаев, связанных с нарушением деятельности сердечной мышцы, из-за длительного недостатка белка в низкокалорийной диете).
На низкокалорийных диетах особенно важно иметь достаточное, даже с некоторым запасом, количество белка в пище. Это связано с тем, что в случае недостатка углеводов в пище, белки могут использоваться в энергетическом обмене. В противном случае, это может привести к недостатку белка для пластических целей.
Белок не только сам требует большего времени на его усвоение, но и удлиняет процесс усвоения углеводов. Это снижает суммарный гликемический индекс потребляемой пищи и позволяет без скачков инсулина длительное время поддерживать достаточный уровень сахара в крови. А это дает возможность эффективно и без проблем справляться с чувством голода.
О влиянии инсулина на снижение и набор веса стоит поговорить отдельно, и при рассмотрении углеводов я уделю много внимания этому вопросу. Сейчас же скажу, что при повышении инсулина активизируется липогенез, т.е. отложение жира про запас.
Белковая пища увеличивает затраты энергии на усвоение пищи.
Максимальное увеличение основного обмена после приема белковой пищи наступает через 3-5 часов после приема. Поэтому на высокобелковых низкоуглеводных программах мы рекомендуем 3 основных приема пищи (один обычный, 2 заместительных) и 2 белковых (специальные продукты) перекуса. Такое питание поддерживает высокий уровень метаболизма на протяжении всего дня.
Достаточное количества белка и возможность высокобелковых, низкоуглеводных перекусов позволяет эффективно бороться с чувством голода. Белок содержит аминокислоты, такие как триптофан, из которых организм производит серотонин, позволяющий улучшить настроение при отсутствии "еды для успокоения".
Еще одно важное значение белка в питании связано с огромной ролью в организме окиси азота. Окись азота ответственна за регуляцию очень многих процессов в нашем организме. За открытие этих функций и механизма действия окиси азота в 1998 г трое ученых получили Нобелевскую премию в области медицины. Недостаточная репродукция окиси азота в организме может приводить к нарушению жизнедеятельности многих органов и систем человека. Основной и единственный поставщик азота в наш организм - это белок, и количество белка в нашем рационе во многом определяет производство достаточного количества окиси азота в организме человека.
Достаточное количества белка в питании совместно с физическими нагрузками препятствует потере мышечной массы. Очень важно, чтобы снижение веса шло за счет потери жировой ткани, а не мышц. Не забывайте, что наша главная задача - потеря не веса как такового, а именно жировой ткани. Тощая масса при этом должна не только не снижаться, а может даже немного увеличиваться за счет увеличения мышечной массы. Такой результат будет оптимальным при снижении веса. Поэтому мы всегда контролируем не просто потерю лишних килограммов, но и потерю жировой массы.
На низкокалорийных диетах с недостаточным количеством белка в большей степени проявляется замедление обменных процессов, связанных с уменьшением калорийности рациона. Одновременно происходит потеря мышечной массы. Мышцы являются основным потребителем энергии в организме. В среднем 1 кг мышечной ткани требует 20 Ккал в сутки на поддержание жизнедеятельности. А все это вместе в значительной степени усложняет поддержание веса после прекращения диеты. Достаточное количество белка в низкокалорийных диетах при снижении веса способствует ускорению и активизации обмена веществ, а вместе с физическими нагрузками способствует увеличению мышечной массы, что облегчает поддержание веса после перехода к обычному режиму питания.
Существует серьезное заблуждение по поводу физических нагрузок. Если в вашем рационе недостаточно белка, то интенсивные физические нагрузки не только не принесут пользу, но и могут серьезно навредить здоровью. Не совмещайте несбалансированные низкокалорийные диеты и интенсивные физические нагрузки. Даже если похудеете, то очень быстро вернете вес обратно с "излишком".
Использование СЧЗП обеспечивает полный баланс питательных веществ, в том числе и по белку. Использование СЧЗП гарантирует безопасность и эффективность физических нагрузок на фоне диет.
Усвоение, использование в энергетических нуждах и вывод продуктов белкового обмена требует больше воды, чем для других компонентов пищи. Поэтому для предотвращения обезвоживания организма необходимо выпивать достаточное количество воды около 2-2,5 литров в день, особенно на низкокалорийных диетах.
biofile.ru
