Аминокислоты

Во всех живых системах первоочередное значение имеют белки, они же протеины. Все химические и биохимические процессы, поддерживающие жизнь клетки и организма, выполняют исключительно ферменты, молекулы белковой природы. Белки также выполняют строительную функцию, как на уровне клеток, так и на уровне организма в целом. Функциональное разнообразие протеинов обусловлено их пространственной структурой, расположением, но прежде всего их химическим составом.

С химической точки зрения белки являются полимерами, состоящими из аминокислот. Данное название отражает структуру этих веществ, содержащих, по меньшей мере, одну аминогруппу -NH2 и одну карбоксильную группу -COOH. Различаются они только по строению своего радикала, который, собственно, и определяет их индивидуальные физико-химические свойства.

Природные протеиногенные аминокислоты

Общее число аминокислот в природе составляет около 300, в организме человека – более 60. Однако число аминокислот, из которых происходит синтез белка, всего около 20 (иногда насчитывают 21-22), и их называют протеиногенными аминокислотами, или природными. Из них в процессе синтеза белка и формирования его структуры образуются другие аминокислоты. Эти природные 20 аминокислот запрограммированы в генетическом коде любого организма, от вируса до человека, и именно их последовательность в белковой молекуле-цепочке определяет уникальность всех форм жизни на Земле.

В органах и тканях человека основная роль этих соединений – участие в белковом синтезе, на это уходит подавляющая часть всех поступивших или образовавшихся аминокислот. Но есть и отдельные аминокислоты, которые обладают самостоятельными функциями. Так, тирозин является ответственным за окраску волос, кожи, глаз, придает темный цвет пищевым продуктам, например, ржаному хлебу, так как с его участием синтезируются темноокрашенные пигменты – меланины. Ряд представителей данного класса играет роль медиаторов – веществ, ответственных за передачу нервных импульсов от одной нервной клетки к другой (ацетилхолин, глутаминовая и аспарагиновая кислота, глицин, ГАМК, гистамин, серотонин, норадреналин). Аминокислота глутамин обеспечивает перенос продуктов азотистого обмена в крови человека.

Помимо протеинов, из аминокислот состоят более короткие молекулы, играющие важную роль в организме: олигопептиды. Среди них есть и не очень короткие цепочки аминокислотных остатков, например, гормон инсулин, и совсем короткие, вплоть до дипептидов (или бипептидов), которые состоят всего из двух аминокислотных остатков (для сравнения: белки насчитывают сотни аминокислотных остатков). Важнейшими дипептидами являются карнитин и карнозин, сильнейший природный антиоксидант.

Заменимые и незаменимые аминокислоты

Источником аминокислот в пищевых продуктах являются белки. Все белки пищевых продуктов различаются по своему аминокислотному составу. Это имеет большое значение в подборе полноценных рационов в связи с тем, что ряд аминокислот являются незаменимыми (эссенциальными) - они могут быть получены только с пищевыми продуктами. К незаменимым протеиногенным аминокислотам относятся валин, изолейцин, лейцин, треонин, метионин, лизин, фенилаланин, триптофан. В отличие от них, заменимые аминокислоты могут быть синтезированы в организме человека из предшественников. Это глицин, аланин, пролин, серин, цистеин, аспартат, аспарагин, глутамат, глутамин, тирозин. К частично заменимым относят аргинин и гистидин, так как в организме они синтезируются довольно медленно.

Дефицит или полное отсутствие в рационе даже одной незаменимой аминокислоты приводит к отрицательному азотистому балансу, что в свою очередь со временем вызывает тяжелые клинические последствия типа авитаминоза: нарушение деятельности центральной нервной системы, остановку роста и т.д.

Крайне важно отметить, что если в дефиците какая-то одна незаменимая аминокислота, то это приводит к неполному усвоению других. Данная закономерность подчиняется закону Либиха, по которому развитие живых организмов определяется тем незаменимым веществом, которое присутствует в наименьшем количестве.

В каких же продуктах питания содержатся незаменимые аминокислоты? Это все пищевые ингредиенты, богатые белком.

Продукты питания как источники незаменимых аминокислот

Крайне редко аминокислоты представлены в свободном виде. Последнее встречается в специальных пищевых продуктах, например, спортивном питании, куда их непосредственно добавляют в свободном состоянии для более быстрого и полного усвоения. В основном же они поступают в организм в составе белков и затем высвобождаются в ходе гидролиза последних. Высвободившиеся в результате гидролиза аминокислоты или небольшие пептиды уже могут всасываться в кишечнике.

Наиболее важными источниками незаменимых аминокислот в необходимом соотношении являются следующие продукты питания, где содержатся легкоусвояемые протеины: молоко, молочные продукты, яйца, мясо и мясопродукты, рыба, морепродукты, соя, бобовые (горох, чечевица, фасоль, соя), крупы, хлеб, картофель и др.

Наряду с аминокислотным составом, биологическая ценность протеинов определяется и степенью их усвоения после переваривания. Степень переваривания, в свою очередь, зависит, с одной стороны, от состояния организма (активности ферментов, глубины гидролиза в желудочно-кишечном тракте), и с другой стороны, от вида предварительной обработки белков в процессах приготовления пищи (тепловой, гидротермической, СВЧ и проч.). Тепловая обработка, разваривание, протирание и измельчение ускоряют переваривание белка, особенно растительного, тогда как нагревание до очень высоких температур свыше 100°С его затрудняет.