Белки

Белки и их роль в организме

Белки — это главные строительные и одновременно «рабочие» молекулы организма.

Из белков состоят и сами ткани (мышцы, кожа, сосуды, внутренние органы), и большая часть «инструментов», которые обеспечивают их работу (ферменты, транспортные белки, антитела АнтителаБелки, которые иммунная система вырабатывает для защиты от инфекций., белки свёртывания крови).

Без белков невозможны рост и восстановление клеток, обмен веществ и нормальная работа иммунитета.

С химической точки зрения белки — это крупные молекулы, собранные из более мелких «кирпичиков» (аминокислот).

Аминокислоты соединяются между собой в строгой последовательности, образуя цепочку — полипептид. Затем он сворачивается в сложную трёхмерную структуру и становится белком.

От формы и состава аминокислотной цепочки зависит, что будет делать белок — станет ферментом, расщепляющим пищу, будет переносить кислород, уничтожать болезнетворные микроорганизмы или выступит в роли «каркаса» клетки.

Белки постоянно обновляются: часть молекул разрушается и заменяется новыми. Поэтому регулярно получать белок нужно всем: детям — для роста, взрослым — для поддержания иммунитета, пожилым — для сохранения мышц, беременным — для развития плода.

Ежедневно в теле человека разрушается и синтезируется до 300–400 г собственных белков.

Если в рационе долгое время не хватает белка, организм переходит в режим выживания. Он начинает расщеплять белковые молекулы, входящие в состав органов и тканей, чтобы получить аминокислоты для жизненно важных процессов.

Последствия неблагоприятные. Уменьшается объём мышц (там белков больше всего), замедляется восстановление после болезней, ослабевает иммунитет. Человек быстрее устаёт, хуже переносит физические и эмоциональные нагрузки.

Именно поэтому регулярное поступление белка с пищей важно не для его накопления, а для эффективной и слаженной работы всех органов и систем.

Аминокислоты: основные компоненты белков

Аминокислоты — это небольшие молекулы, из которых строятся белки. Они комбинируются в разных последовательностях и соотношениях и образуют десятки тысяч белковых молекул, выполняющих строго определённую функцию.

Каждая аминокислота обладает уникальными химическими свойствами. Благодаря этому одни аминокислоты лучше подходят для создания устойчивых структур, например коллагена, который обеспечивает прочность кожи, сухожилий и костей. Другие играют ключевую роль в синтезе ферментов — особых веществ, которые ускоряют биохимические реакции. Третьи участвуют в передаче сигналов между клетками, тем самым поддерживают работу нервной, иммунной и гормональной системы.

Коллаген — белок, который обеспечивает прочность и упругость кожи, костей, суставов, соединительной ткани

Когда человек употребляет продукты, содержащие белки, пищеварительная система не может усвоить их в исходном виде. В желудке и кишечнике они расщепляются сначала на более мелкие цепочки, а затем — на отдельные аминокислоты. Они всасываются в кровь и становятся универсальным «сырьём», которое организм использует для синтеза собственных белков — мышечных, ферментных, иммунных, транспортных и многих других.

Заменимые и незаменимые аминокислоты

Аминокислоты делятся на три группы — в зависимости от способности организма их синтезировать. Эта классификация помогает понять, какие аминокислоты можно получить только с пищей и биологически активными добавками, а какие тело способно производить самостоятельно.

Всего в строительстве белков участвуют 20 аминокислот. Из них 9 называют незаменимыми — они поступают только извне, поэтому важно следить за тем, чтобы такие аминокислоты обязательно присутствовали в рационе. Ещё 11 — заменимые, их организм производит сам из других веществ.

Незаменимые аминокислоты:

• валин — поддерживает рост мышц, участвует в производстве энергии для работы всего организма;
• изолейцин — участвует в создании гемоглобина, который переносит кислород в крови, помогает мышцам восстанавливаться после нагрузок;
• лейцин — отвечает за рост мышц, помогает регулировать уровень сахара в крови;
• лизин — нужен для формирования коллагена, вещества, которое поддерживает здоровье кожи, костей и соединительной ткани, способствует усвоению кальция;
• метионин — помогает организму очищаться от токсинов и участвует в производстве креатина — вещества, которое даёт энергию мышцам;
• треонин — поддерживает здоровье кожи и помогает иммунной системе создавать защитные антитела, призванные бороться с вирусами и бактериями;
• триптофан — необходим для выработки серотонина и мелатонина (гормонов, которые отвечают за хорошее настроение и сон);
• фенилаланин — используется для производства нейротрансмиттеров (веществ, которые передают сигналы между нервными клетками);
• гистидин — важен для роста и восстановления тканей, особенно в детстве или в период заживления ран.

Если в питании не хватает хотя бы одной незаменимой аминокислоты, синтез многих белков замедляется, даже если остальных аминокислот достаточно.

При дефиците незаменимых аминокислот возрастает риск инфекций и воспалительных заболеваний. Помимо этого, нарушается работа нервной системы: становится хуже память и концентрация внимания, портится настроение, может развиться бессонница. У детей дефицит незаменимых аминокислот особенно опасен, так как он может привести к задержке роста и развития.

Заменимые аминокислоты:

• аланин — помогает мышцам получать энергию, участвует в обмене сахаров (процессе превращения углеводов в энергию) и поддерживает иммунитет;
• аспарагин — поддерживает работу нервной системы, помогает передавать сигналы между клетками;
• аспарагиновая кислота — участвует в создании других аминокислот и помогает клеткам получать энергию;
• глутаминовая кислота — важна для работы мозга, помогает передавать нервные импульсы и участвует в обмене веществ;
• пролин — укрепляет соединительную ткань, помогает формировать коллаген, который нужен для кожи, суставов и сосудов;
• серин — участвует в построении клеточных мембран и синтезе белков, поддерживает работу нервной системы;
• аргинин — улучшает кровообращение, помогает мышцам расти и участвует в синтезе белков;
• глутамин — поддерживает иммунитет и здоровье кишечника, помогает быстро восстанавливаться после нагрузок;
• глицин — нужен для создания ДНК и коллагена, участвует в восстановлении тканей и работе мозга;
• тирозин — участвует в выработке гормонов щитовидной железы и нейротрансмиттеров, влияющих на настроение и внимание;
• цистеин — помогает защищать клетки от вредных веществ благодаря своим антиоксидантным свойствам: нейтрализует опасные молекулы, способные повреждать клетки и вызывать старение и болезни.

Организм взрослого человека способен синтезировать заменимые аминокислоты из компонентов пищи — углеводов, жиров, а также из уже имеющихся аминокислот. Например, из фенилаланина может образоваться тирозин, а из метионина — цистеин. Эти аминокислоты так же важны, как и незаменимые: они поддерживают работу головного мозга и обмен веществ, способствуют укреплению иммунитета, помогают тканям восстанавливаться.

Человеку без хронических заболеваний, который питается полноценно и ведёт здоровый образ жизни, получать их из дополнительных источников не требуется.

Но это не значит, что заменимые кислоты никогда не назначают в виде биологически активных добавок: потребность в них может увеличиваться при некоторых заболеваниях или повышенных нагрузках.

Полноценные и неполноценные белки

С точки зрения питания важно не только количество, но и качество белка. Этот показатель определяется двумя ключевыми параметрами — аминокислотным составом и усвояемостью.

Белок считается полноценным, если он содержит все незаменимые аминокислоты и при этом легко усваивается.

Чаще всего к полноценным относят белки животного происхождения (хотя это не строгое правило). Они обеспечивают организм всем необходимым «набором деталей» для синтеза собственных белков.

Если в белке не хватает хотя бы одной незаменимой аминокислоты или она содержится в небольшом количестве, то он называется неполноценным. Это означает, что при использовании только этого источника тело не сможет синтезировать достаточно собственных белков.

На практике проблема неполноценности белков почти всегда решается разнообразным питанием. У каждого продукта свои «слабые места» в аминокислотном составе. Например, бобовые содержат меньше метионина, а злаки — лизина. Если употреблять их вместе, тело получит сбалансированный аминокислотный набор.

Кроме аминокислотного состава, важна усвояемость белка. Даже если продукт содержит все незаменимые аминокислоты, они могут хуже усваиваться из-за плотной структуры, большого количества клетчатки или антинутриентов.

Антинутриенты содержатся в продуктах растительного происхождения и ухудшают усвоение витаминов, минералов и других полезных веществ

Основные виды антинутриентов

Функции белков

Белки — это не просто «строительный материал», а многофункциональные молекулы, от которых зависит работа всех органов и систем.

Ферментативная функция — одна из ключевых. Практически все ферменты — это белки. Они в миллионы раз ускоряют химические реакции, тем самым поддерживают процесс переваривания пищи, выработки энергии, синтеза гормонов, обновления клеток и обезвреживания токсинов.

Не менее важна и структурная функция. Белки образуют «каркас», который удерживает форму клеток, тканей и органов, делает их прочными.

Другие важные функции белков:

• транспортная. Белки умеют перемещать вещества по всему телу. Например, с кровотоком они переносят кислород, питательные вещества, гормоны, витамины и микроэлементы;
• иммунная. Антитела (иммуноглобулины) — это «белки особого назначения», которые распознают вирусы, бактерии и токсины и помогают их уничтожить. Кроме антител, в иммунной системе работают и другие белки, которые координируют воспалительную реакцию (она помогает ограничить инфекцию) и иммунный ответ;
• сигнальная. Белковые рецепторы на поверхности клеток воспринимают сигналы — гормональные, нервные или иммунные — и запускают химические реакции внутри клетки. Благодаря этому органы и системы могут скоординированно реагировать на изменения внешней и внутренней среды;
• функция свёртывания крови также обеспечивается белками. При повреждении сосуда специальные белки последовательно активируются и помогают остановить кровь и предотвратить кровопотерю;
• поддержание водного баланса и давления в сосудах. Белки крови, прежде всего альбумин, удерживают жидкость внутри сосудов. Если уровень альбумина снижается, жидкость начинает выходить в ткани, что приводит к отёкам.

Иммунитет напрямую зависит от белка: антитела и многие другие защитные молекулы имеют белковую природу.

Энергетическая функция белков считается вспомогательной. В нормальных условиях организм использует для получения энергии углеводы и жиры. Однако при дефиците калорий, голодании, тяжёлых заболеваниях белки начинают расщепляться, высвобождая при этом энергию. Такой сценарий считается неблагоприятным, поскольку при этом «расходуются» собственные ткани организма, прежде всего мышечные.

Источники белков

Источники белков могут быть растительного и животного происхождения. Оба типа должны присутствовать в здоровом рационе, если нет медицинских противопоказаний или этических ограничений.

При этом для полноценного питания важен не только тип белка, но и его количество, качество и регулярность поступления в течение дня.

Продукты животного происхождения

Белок, который содержится в продуктах животного происхождения, обычно отличается полным аминокислотным профилем Аминокислотный профильСостав и соотношение аминокислот в белке. и высокой биологической ценностью, то есть хорошо усваивается и содержит все незаменимые аминокислоты в оптимальных соотношениях.

Мясо и птица богаты легкоусвояемым белком, а также железом, цинком и витаминами группы B, которые помогают белку выполнять свои задачи, в том числе синтезировать новые клетки, участвовать в кроветворении, поддерживать работу нервной системы.

При этом разные виды мяса различаются по составу жиров. Постные сорта (индейка, куриная грудка, говядина) предпочтительнее для регулярного употребления, чем жирные или переработанные продукты (колбасы, сосиски, сардельки, мясные консервы и т. п.).

Рыба и морепродукты — ценные источники не только белка, но и полиненасыщенных жирных кислот омега-3, которые поддерживают здоровье сердечно-сосудистой и нервной системы. Также морская рыба содержит йод, необходимый для нормальной работы щитовидной железы.

Лидеры по содержанию омега-3 — жирные сорта рыбы: скумбрия, сельдь, лосось, сардины

Куриные яйца — универсальный источник белка. Яичный белок отлично усваивается, а в желтке содержатся витамины, жиры и другие биологически активные вещества. Именно поэтому яйца часто используют как эталон для сравнения качества других белков.

Молочные продукты — творог, йогурт, кефир, сыр — обеспечивают организм не только белком, но и кальцием, который поддерживает здоровье костей и зубов. Кроме того, ферментированные молочные продукты благотворно влияют на микрофлору кишечника.

Растительные источники

Ключевые растительные источники белка — бобовые (фасоль, чечевица, нут, горох), цельнозерновые и соевые продукты (тофу, темпе, соевое молоко), орехи и семена, некоторые крупы (например, гречка), псевдозерновые культуры (киноа, амарант).

Нут (турецкий, или бараний, горох) — растение из семейства бобовых, которое используют для приготовления супов, рагу, салатов

Темпе — ферментированный продукт из цельных соевых бобов. Его запекают, тушат или готовят на гриле, добавляют в салаты, супы, сэндвичи

Амарант — псевдозерновая культура, богатая растительным белком, клетчаткой и минералами. Её используют как крупу, муку или добавку к блюдам

В целом растительные продукты могут закрыть потребность в белках — при условии, что рацион сбалансированный и разнообразный. Однако у многих растительных источников есть особенности: они могут содержать не все незаменимые аминокислоты или белок из них будет хуже усваиваться из-за высокого содержания клетчатки и антинутриентов.

Сочетание различных растительных источников помогает компенсировать недостаток незаменимых аминокислот. Например, бобовые хорошо дополняют злаки, а орехи и семена повышают общую питательную ценность рациона.

Кроме того, растительные продукты обеспечивают организм витаминами, минералами и фитонутриентами, которые благотворно влияют на пищеварение, обмен веществ и здоровье сердечно-сосудистой системы.

Подробнее о продуктах с высоким содержанием белков

Норма белка в день

Суточная норма белка зависит от нескольких параметров — массы тела, возраста, уровня физической активности, состояния здоровья.

Общая норма белка

Согласно российским рекомендациям, физиологическая потребность в белке составляет 75–114 г для мужчин, 60–90 г для женщин, от 39 до 87 г для детей старше 1 года. В пересчёте на массу тела это примерно соответствует 0,8–1 г белка на 1 кг.

Детям в возрасте до 1 года нужно получать 2,2–2,9 г белка на 1 кг массы тела.

Эти значения считаются минимально достаточными для того, чтобы поддерживать работу ключевых органов и систем.

Норма белка для спортсменов

Суточная норма белка для спортсменов — от 1,2 до 1,8 г на 1 кг массы тела. Конкретное значение зависит от вида спорта, характера нагрузки (силовая, на выносливость, смешанная), периода подготовки (тренировочный, соревновательный, восстановительный), а также от конкретной цели (набор мышечной массы, поддержание формы или снижение веса).

При регулярных тренировках потребность в белке увеличивается — это вещество крайне важно для работы мышц и восстановления после нагрузок

Спортсменам важно не только увеличить количество белка, но и оптимизировать рацион. Рекомендуется включать не менее 20–30 г белка в каждый приём пищи, при этом сочетать в рационе животные и растительные источники этого вещества, чтобы улучшить аминокислотный профиль.

Норма белка для беременных

Беременность — период, когда потребность в белке увеличивается: это вещество нужно для роста тканей плода и плаценты, увеличения объёма крови, роста матки, изменений молочных желёз.

Потребность в белке при беременности:

• в первом триместре — достаточно базовой нормы;
• во втором триместре — плюс 10 г к базовой норме;
• в третьем триместре — плюс 30 г к базовой норме.

Чтобы получить все незаменимые аминокислоты, беременным важно включать в рацион источники белка животного происхождения (мясо, птицу и рыбу, яйца, молочные продукты), а также добавлять растительные — бобовые, крупы, орехи.

Дефицит и избыток белка

Дефицит белка может быть лёгким и длительным, когда человек регулярно недополучает этого питательного вещества, или очень тяжёлым, например при длительном голодании.

При лёгком или умеренном дефиците симптомы часто неспецифичны. Человек быстро устаёт, медленно восстанавливается после физических нагрузок. Нередко ухудшается состояние кожи, волос и ногтей, часто возникают простуды.

На этом этапе организм старается адаптироваться к недостатку белка за счёт внутренних механизмов «экономии» — снижает синтез некоторых белков, уменьшает темп обновления тканей, перераспределяет аминокислоты в пользу жизненно важных функций.

При выраженном дефиците белка симптомы более яркие. Мышцы заметно уменьшаются в объёме, выносливость снижается настолько сильно, что человеку сложно выполнять даже самые простые действия (например, наклониться и завязать шнурки). Кожа становится сухой и истончённой, волосы тускнеют и выпадают, ногти слоятся и деформируются, лицо и ноги отекают. Замедляется заживление ран. Также нарушается работа иммунной системы: инфекции возникают чаще, протекают тяжелее и дольше.

Ухудшается концентрация внимания, появляется апатия, вялость. В худшем случае может развиться депрессия.

Избыток белка также может навредить. Прежде всего при этом могут пострадать почки.

При распаде белков образуются азотистые соединения, которые должны выводиться из организма с мочой. Если почки здоровы, они вполне успешно справляются с этой задачей.

Но если у человека есть хронические заболевания почек, а в его рационе преобладают белковые продукты, то избавиться от «белковых отходов» организму крайне сложно.

Ещё одна проблема возникает, если человек сознательно отказывается от овощей, фруктов, бобовых и цельнозерновых продуктов в пользу белковых. При этом он получает слишком мало клетчатки, которая важна для нормального пищеварения. Возможные последствия — частые запоры, боль в животе и вздутие, повышенная жажда, постоянная сухость во рту.

Мифы и правда о белках

Миф. Белок нужен только спортсменам.

Правда. На самом деле белок нужен абсолютно всем. Из этого вещества состоят ферменты, гормоны, клетки иммунной системы, транспортные молекулы крови, кожа и внутренние органы. Даже если человек вообще не занимается спортом, в его организме ежедневно разрушаются старые и синтезируются новые белки.

Миф. Чем больше белка, тем быстрее будут расти мышцы.

Правда. Рост мышц определяется не только количеством белка, но и силовой нагрузкой, режимом сна и восстановления. Если человек не тренируется, то избыточный белок не превратится в мышцы. Организм использует его как источник энергии или выведет из организма.

Миф. Белок вреден для почек.

Правда. Умеренное повышение белка в рационе неопасно для людей со здоровыми, нормально функционирующими почками. Риск возникает у тех, кто страдает хронической болезнью почек.

Миф. Растительный белок хуже животного и не подходит людям. Правда. Растительный белок не хуже, а просто другой. Многие растительные источники содержат меньше незаменимых аминокислот, но сочетание разных продуктов (например, бобовых и злаков) обеспечивает полноценный аминокислотный профиль.

Миф. Если есть много белка, жир не станет откладываться.

Правда. Белок действительно более сытный и требует больше энергии на переваривание. Но избыток калорий не зависит от их источника. Если регулярно переедать, масса тела всё равно будет расти.

Миф. Белок нужно есть только после тренировки.

Правда. Поступление белка после тренировки важно, но общее суточное количество и распределение в течение дня — гораздо важнее. Мышечный белок будет синтезироваться эффективнее, если аминокислоты поступают регулярно, а не в виде одной ударной порции.

Миф. Белок «сушит» почки и загущает кровь.

Правда. У здоровых людей белок не повреждает почки и не влияет на кровь. Почки просто активнее выводят продукты белкового обмена. Неприятные ощущения при высокобелковом рационе (жажда, сухость во рту, головная боль, запоры, тяжесть в животе) обычно связаны не с употреблением белка, а с нехваткой воды, клетчатки, калорий или с резким изменением питания.

Источники

1. Protein // Encyclopædia Britannica.
2. Ponomarenko E. A., Poverennaya E. V., Ilgisonis E. V., et al. The size of the human proteome: the width and depth // International Journal of Analytical Chemistry. 2016. Vol. 2016. Article 7436849. doi:10.1155/2016/7436849
3. Лысиков Ю. А. Аминокислоты в питании человека // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2012. №2. С. 88–105.
4. Методические рекомендации МР 2.3.1.0253-21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации».
5. Костюкевич О. И., Свиридов С. В., Рылова А. К. и др. Недостаточность питания: от патогенеза к современным методам диагностики и лечения // Терапевтический архив. 2017. Т. 89. №12. С. 216–225.