Какое значение имеют белки для организма?
"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". 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.
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.
Белки играют важнейшую роль в жизнедеятельности всех организмов. При пищеварении белковые молекулы перевариваются до аминокислот, которые, будучи хорошо растворимы в водной среде, проникают в кровь и поступают во все ткани и клетки организма. Здесь наибольшая часть аминокислот расходуется на синтез белков различных органов и тканей, часть—на синтез гормонов, ферментов и других биологически важных веществ, а остальные служат как энергетический материал. Т.е. белки выполняют каталитические (ферменты), регуляторные (гормоны), транспортные (гемоглобин, церулоплазмин и др.), защитные (антитела, тромбин и др.) функции.
Белки являются важнейшим компонентом питания организмов по следующим причинам:
1. С белками связаны основные проявления жизни - обмен веществ, сокращение мышц, раздражимость нервов, способность к росту, способность к размножению и даже мышлению.
2. Благодаря белковым веществам, гемоглобину и др., происходит перенос кислорода.
3. Ферменты играют роль ускорителей биохимических реакций.
4. Гормоны - регулируют обменные процессы.
5. Нуклеопротеиды - в значительной степени определяют направление синтеза белка в организме и являются носителями наследственных свойств.
6. Белки представляют основу структурных элементов клетки и тканей.
7. Связывая значительное количество воды, белки образуют плотные коллоидные структуры, определяющие конфигурацию тела.
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.
Белок – важнейший элемент питания для организма. Очень многие функции организма угнетаются из-за недостатка 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.
Важно заметить, что 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. 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. 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.
Мышцы являются основным потребителем энергии в организме. В среднем 1 кг мышечной ткани требует 20 Ккал в сутки на поддержание жизнедеятельности. 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.
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.
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 килограмм 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. Проблемы, связанные с избытком белка, встречаются крайне редко. Оценивают достаточность белка в рационе по азотистому балансу.
Чем отличаются полноценные и неполноценные белки?
Существуют множество различных классификаций белков: по составу, строению, функциональному назначению и т.д. Это обусловлено тем, что хотя элементарный состав белков не велик и включает в себя лишь атомы C, H, O, N, S, (иногда P) и белки построены из остатков лишь 20 аминокислот. Но с другой стороны в состав их молекул может входить от несколько десятков до сотен тысяч и даже миллионов аминокислотных остатков в различных вариациях, и молекулы белка могут содержать всевозможные функциональные группы (практически всю органическую химию). Но кроме того, с точки зрения пищевой ценности белков, определяемой их аминокислотным составом и содержанием так называемых незаменимых аминокислот, белки подразделяются на полноценные и неполноценные.
Для поддержания жизнедеятельности и функционирования всех живых организмов должен существовать постоянный обмен вещества и энергии. Главный элемент, входящий в состав белков, который нужен всем живым организмам - углерод.
Высшие растения способны синтезировать все необходимые им аминокислоты и входящие белки. Для этого им нужен азот в виде аммиака или нитратов, сера и фосфор в виде сульфатов и фосфатов, получаемые из почвенного раствора. Источником углерода служит фосфороглицериновая кислота продукт фотосинтеза. А из аминокислот в растениях синтезируются все необходимые для них белки.