Функция в организме белка: Ошибка 403 — доступ запрещён

Функции белков в организме – биологические, каталитиеские, транспортные

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 2029.

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 2029.

Белки являются строительным материалом организма и играют важную роль в обмене веществ. Функции белков разнообразны и имеют огромное значение для поддержания процесса жизнедеятельности.

Материал подготовлен совместно с учителем высшей категории Макшаковой Натальей Алексеевной.

Опыт работы учителем биологии – 23 лет.

Строение

Белки – биополимеры, состоящие из отдельных звеньев – мономеров, которые называются аминокислотами. Аминокислоты состоят из карбоксильной (-СООН), аминной (-Nh3) группы и радикала. Аминокислоты в белке связываются между собой с помощью ковалентной пептидной связи, образуя полипептидную цепь. Пептидная связь образуется между карбоксильной и аминогруппой соседних аминокислот.

Обязательные химические элементы аминокислот:

• углерод;
• водород;
• азот;
• кислород.

Рис. 1. Строение белка.

Радикал может включать серу и другие элементы.
В соответствии с возможностью синтезироваться внутри организма выделяют два вида аминокислот:

• заменимые – синтезируются в организме;
• незаменимые – не синтезируются в организме и должны поступать из внешней среды.

Известно около 200 аминокислот. Однако в построении белков участвуют только 20.

Синтез

Биосинтез белков происходит в цитоплазме клетки на рибосомах. Это сложный процесс, состоящий из трех стадий:

• транскрипция – образование на участке ДНК информационной (матричной) РНК с информацией о последовательности аминокислот в белковой молекуле;
• трансляция – синтез на основе матричной РНК полипептидной цепи из аминокислот;
• модификация белка.

Синтез полипептидной цепи происходит на рибосоме с помощью матричной и транспортной РНК. Матричная РНК содержит информацию о последовательности аминокислот в белковой молекуле.

Транспортные РНК доставляют на рибосому аминокислоты и осуществляют сверку их с информацией на матричной РНК. Этот процесс называется трансляцией. Модификация белка включает «работу над ошибками».

Части синтезированного белка заменяются, удаляются или удлиняются. Рис. 2. Синтез белка.

Функции

Биологические функции белков представлены в таблице.

Функция	Описание	Примеры
Транспортная	Переносят вещества (малые молекулы) через клеточную мембрану, а также участвуют в их транспорте кровью и другими жидкостями по организму.	Гемоглобин переносит кислород и углекислый газ, транскортин – транспортные белки, встроенные в мембраны клеток, участвуют в поступлении в клетку глюкозы, аминокислот.
Двигательная	Обеспечивают сокращение мышечных клеток многоклеточных животных, участвуют в движении жгутиков и ресничек	Актин, миозин
Структурная (строительная)	Участвуют в образовании цитоскелета, органоидов клетки, межклеточного вещества. Обеспечивают прочность тканей и клеточных структур.	Коллаген и эластин в хрящевой ткани, кератин волос и ногтей
Сигнальная	Передают информацию между клетками, тканями, органами	Цитокины
Ферментативная или каталитическая	Большинство ферментов в живых организмах имеют белковое происхождение. Они являются катализаторами, ускоряя биохимические реакции	Пепсин, каталаза, рибонуклеаза
Регуляторная или гормональная	Гормоны белкового происхождения контролируют и регулируют процессы метаболизма	Инсулин, тиротропин
Генно-регуляторная	Регулируют функции нуклеиновых кислот при переносе генетической информации	Гистоны регулируют репликацию и транскрипцию ДНК
Энергетическая	Используется как дополнительный источник энергии. При распаде 1 г высвобождается 17,6 кДж	В качестве источника энергии белки используются организмом после углеводов и липидов.
Защитная	Специфичные белки – антитела – предохраняют организм, уничтожая чужеродные частицы. Особые белки участвуют в свертывании крови, останавливая кровотечения	Иммуноглобулины, фибриноген, тромбин
Запасающая	Запасаются для питания клеток. Удерживают необходимые организму вещества	Ферритин удерживает железо, казеин, глютен, альбумин запасаются в организме
Рецепторная	Удерживают различные регуляторы (гормоны, медиаторы) на поверхности или внутри клетки	Глюкагоновый рецептор, протеинкиназа

Белки могут оказывать отравляющее и обезвреживающее действие. Например, палочка ботулизма выделяет токсин белкового происхождения, а белок альбумин связывает тяжёлые металлы.

Ферменты

Стоит сказать кратко о каталитической функции белков. Ферменты или энзимы выделяют в особую группу белков. Они осуществляют катализ – ускорение протекания химической реакции.

В соответствии со строением ферменты могут быть:

• простыми – содержат только аминокислотные остатки;
• сложными – помимо белкового остатка включают небелковые структуры, которые называются кофактором (витамины, катионы, анионы).

Молекулы ферментов имеют активную часть (активный центр), связывающую белок с веществом – субстратом. Каждый фермент «узнаёт» определённый субстрат и связывается именно с ним как “ключ с замком”. Активный центр обычно представляет собой «карман», в который попадает субстрат.

Связывание активного центра и субстрата описывается моделью индуцированного соответствия (модель «рука-перчатка»). Модель показывает, что фермент «подстраивается» под субстрат. Благодаря изменению структуры снижается энергия активации реакции.

Рис. 3. Модель «рука-перчатка».

Активность ферментов зависит от нескольких факторов:

• температуры;
• концентрации фермента и субстрата;
• кислотности.

Различают 6 классов ферментов, каждый из которых взаимодействует с определёнными веществами. Например, трансферазы переносят фосфатную группу от одного вещества к другому.

Ферменты могут ускорять реакцию в 1000 раз.

Что мы узнали?

Выяснили, какие функции выполняют белки в клетке, как они устроены и как синтезируются. Белки представляют собой полимерные цепочки, состоящие из аминокислот. Всего известно 200 аминокислот, но белки могут образовывать только 20. Белковые полимеры синтезируются на рибосомах. Белки выполняют важные функции в организме: переносят вещества, ускоряют биохимические реакции, регулируют процессы, происходящие в организме.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда – пройдите тест.

Оценка доклада

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 2029.

---

А какая ваша оценка?

Функции белка в организме

Польза белка не сводится лишь к росту мышц.

Теги:

Вопрос-ответ

Здоровье

Популярное

Рацион

Getty Images

Белок имеет решающее значение для хорошего здоровья. Фактически, его название на английском (protein) происходит от греческого слова proteos, что означает «первичный» или «занимающий первое место». Белки состоят из аминокислот, которые соединяются в длинные цепи. Существует 20 аминокислот, которые помогают формировать тысячи различных белков в теле. Белки делают большую часть своей работы в клетке и выполняют множество различных функций.

Ниже — девять наиболее важных из них.

1. Рост тканей

Организму нужен белок для роста и поддержания тканей. При этом белки постоянно обновляются: в нормальных условиях тело расщепляет то же количество белка, которое оно использует для создания и восстановления тканей. В некоторых случаях оно расщепляет больше белка, чем может создать, тем самым увеличивая потребности вашего организма. Обычно это происходит в периоды болезни, во время беременности и при кормлении грудью. Людям, восстанавливающимся после травмы или операции, пожилым людям и спортсменам также требуется больше белка.

(Читайте также: 9 вопросов о белке, ответы на которые вы искали)

2. Вызывают биохимические реакции

Ферменты — это белки, которые инициируют тысячи биохимических реакций, происходящих внутри и вне клеток. Структура ферментов позволяет им объединяться с другими молекулами внутри клетки, катализируя реакции, необходимые для вашего метаболизма. Ферменты также могут функционировать вне клетки, например, пищеварительные ферменты, такие как лактаза, которая помогает переваривать молочный сахар. От работы ферментов зависит много процессов в вашем теле: пищеварение, производство энергии, свертывание крови, сокращение мышц и прочие. Отсутствие или неправильное функционирование этих ферментов может приводить к заболеваниям.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

3. Действуют как посредник

Некоторые белки представляют собой гормоны — химические посредники, помогающие вашим клеткам, тканям и органам взаимодействовать между собой. Они производятся и секретируются эндокринными тканями или железами, а затем транспортируются в крови к тканям или органам-мишеням, где связываются с рецепторами белка на поверхности клетки.

(Читайте также: Как белок помогает в похудении)

4. Обеспечивают структуру

Некоторые белки — волокнистые, они придают клеткам и тканям жесткость и прочность. К таким белкам относятся кератин, коллаген и эластин, которые помогают формировать соединительный каркас определенных структур тела. Кератин — это структурный белок, который содержится в коже, волосах и ногтях. Коллаген — самый распространенный белок в организме, наиболее представлен в костях, сухожилиях, связках и коже. Эластин в несколько сотен раз гибче коллагена. Его высокая эластичность позволяет многим тканям возвращаться к своей первоначальной форме после растяжения или сокращения, например, легким и артериям.

5. Поддерживают pH

Белок играет жизненно важную роль в регулировании концентрации кислот и оснований в крови и других жидкостях организма. Кислотно-щелочное состояние (КЩС) оценивается с помощью шкалы pH. Он колеблется от 0 до 14, где 0 означает наиболее кислый, 7 нейтральный и 14 наиболее щелочной. Различные буферные системы позволяют жидкостям в теле поддерживать нормальный диапазон pH. Телу необходим постоянный pH, так как даже небольшое его изменение может быть вредным или потенциально смертельным. Один из способов, которым ваше тело регулирует КЩС, — это белки. Примером может служить гемоглобин, белок, из которого состоят эритроциты. Он связывает небольшое количество кислоты, помогая поддерживать нормальный уровень pH в крови. Другие буферные системы в организме включают фосфат и бикарбонат.

(Читайте также: Какой белок лучше — животный или растительный)

6. Поддерживают баланс жидкости

Белки регулируют процессы в организме, чтобы поддерживать баланс жидкости. Альбумин и глобулин — это белки в крови, которые помогают поддерживать водный баланс в организме, притягивая и удерживая воду. Если вы не едите достаточно белка, уровень альбумина и глобулина в конечном итоге снижается. Следовательно, эти белки больше не могут удерживать кровь в кровеносных сосудах, и жидкость вытесняется в промежуточное пространство между вашими клетками. По мере того, как жидкость продолжает накапливаться, возникает отек, особенно в области живота. Это форма тяжелой белковой недостаточности, называемой квашиоркор, которая развивается, когда человек потребляет достаточно калорий, но не потребляет достаточное количество белка. Квашиоркор редко встречается в развитых регионах мира и чаще встречается в районах голода.

7. Укрепляют иммунное здоровье

Белки помогают формировать иммуноглобулины или антитела для борьбы с инфекцией. Антитела — это белки в крови, которые помогают защитить человека от вредных «захватчиков» — бактерий и вирусов. Когда эти чужеродные агенты проникают в клетки, тело вырабатывает антитела, которые помечают их для уничтожения. Без этих антител бактерии и вирусы могли бы беспрепятственно размножаться и поражать тело болезнями. Как только организм вырабатывает антитела против определенных микроорганизмов, клетки запоминают, как их вырабатывать. Это позволяет антителам быстро отреагировать в следующий раз, когда конкретный возбудитель болезни вторгнется в тело снова. В результате в организме вырабатывается иммунитет против болезней, которым он подвержен.

(Читайте также: 9 простых способов приготовить белковый перекус)

8. Транспортировка и хранение питательных веществ

Транспортные белки переносят вещества по кровотоку — в клетки, из клеток или внутри клеток. Вещества, переносимые этими белками, включают нутриенты, такие как витамины или минералы, сахар в крови, холестерин и кислород. Например, гемоглобин — это белок, который переносит кислород из легких в ткани тела. Транспортеры глюкозы (GLUT) перемещают глюкозу в клетки, а липопротеины переносят холестерин и другие жиры в крови. Белковые переносчики специфичны, то есть они связываются только с определенными веществами. Другими словами, переносчик белка, который перемещает глюкозу, не будет перемещать холестерин. Белки также выполняют роль хранилища. Ферритин — запасающий белок, в котором хранится железо.

9. Обеспечивают энергией

Белки могут снабжать организм энергией. Белок содержит четыре килокалории на грамм, столько же энергии, сколько и углеводы. Наибольшее количество энергии обеспечивают жиры — девять килокалорий на грамм. Однако белок — это последнее, что ваше тело хочет использовать для получения энергии, поскольку это ценное питательное вещество широко используется в нем. Углеводы и жиры гораздо лучше подходят для получения энергии, так как организм сохраняет резервы для использования их в качестве топлива. Более того, они метаболизируются более эффективно по сравнению с белком. При нормальных обстоятельствах белок обеспечивает тело очень небольшим количеством энергии. Однако в состоянии голодания организм начинает разрушать скелетные мышцы, чтобы аминокислоты могли снабжать вас энергией.

(Читайте также: Как употреблять белок, чтобы он помогал нарастить мышцы)

Функции белков в организме – питание человека [УСТАРЕЛО]

Глава 6. Белки

Белки являются «рабочими лошадками» организма и участвуют во многих функциях организма. Белки бывают всех размеров и форм, и каждый из них специально структурирован для выполнения своей конкретной функции.

Структура и движение

Рисунок 6.9 Структура коллагена

Collagen Triple Helix by Nevit Dilmen / CC BY-SA 3.0

В организме человека было обнаружено более ста различных структурных белков, но наиболее распространенным на сегодняшний день является коллаген, который составляет около 6 процентов от общей массы тела. Коллаген составляет 30 процентов костной ткани и содержит большое количество сухожилий, связок, хрящей, кожи и мышц. Коллаген — это прочный волокнистый белок, состоящий в основном из глицина и пролина. В его четвертичной структуре три пептидных нити закручиваются друг вокруг друга, как канат, а затем эти коллагеновые канаты перекрываются с другими. Эта высокоупорядоченная структура даже прочнее, чем стальные волокна того же размера. Коллаген делает кости крепкими, но гибкими. Коллагеновые волокна в дерме кожи придают ей структуру, а сопутствующие фибриллы белка эластина делают ее гибкой. Сожмите кожу на руке, а затем отпустите; Белки коллагена и эластина в коже позволяют ей вернуться к своей первоначальной форме. Клетки гладкой мускулатуры, которые секретируют белки коллагена и эластина, окружают кровеносные сосуды, придавая сосудам структуру и способность растягиваться после того, как по ним прокачивается кровь. Еще одним сильным волокнистым белком является кератин, из которого состоят кожа, волосы и ногти.

Плотно расположенные коллагеновые фибриллы в сухожилиях и связках обеспечивают синхронные механические движения костей и мышц и способность этих тканей пружинить после завершения движения.

Ферменты

Хотя белки в наибольшем количестве содержатся в соединительных тканях, таких как кости, их наиболее необычной функцией является ферментация. Ферменты – это белки, которые проводят определенные химические реакции. Работа фермента состоит в том, чтобы обеспечить место для химической реакции и снизить количество энергии и время, необходимое для этой химической реакции (это известно как «катализ»). В среднем каждую секунду в клетках происходит более ста химических реакций, и для большинства из них требуются ферменты. Одна только печень содержит более тысячи ферментных систем. Ферменты специфичны и будут использовать только определенные субстраты, которые соответствуют их активному центру, подобно тому, как замок можно открыть только с помощью определенного ключа. Почти каждая химическая реакция требует определенного фермента. К счастью, фермент может выполнять свою роль катализатора снова и снова, хотя в конечном итоге он разрушается и восстанавливается. Все функции организма, включая расщепление питательных веществ в желудке и тонком кишечнике, преобразование питательных веществ в молекулы, которые клетка может использовать, и построение всех макромолекул, включая собственно белок, включают ферменты (см. рис. 6.10 «Роль ферментов в переваривании углеводов»). .

 

Рисунок 6.10 Роль ферментов в переваривании углеводов

Гормоны

Белки отвечают за синтез гормонов. Гормоны — это химические сообщения, производимые эндокринными железами. Когда эндокринная железа стимулируется, она выделяет гормон. Затем гормон транспортируется кровью к клетке-мишени, где он передает сообщение, чтобы инициировать специфическую реакцию или клеточный процесс. Например, после еды уровень глюкозы в крови повышается. В ответ на повышение уровня глюкозы в крови поджелудочная железа выделяет гормон инсулин. Инсулин сообщает клеткам организма, что глюкоза доступна, и что они могут брать ее из крови и хранить или использовать для производства энергии или построения макромолекул. Основная функция гормонов — включать и выключать ферменты, поэтому некоторые белки могут даже регулировать действие других белков. Хотя не все гормоны состоят из белков, многие из них.

Жидкость и кислотно-щелочной баланс

Правильное потребление белка позволяет основным биологическим процессам в организме поддерживать статус-кво в изменяющихся условиях. Баланс жидкости относится к поддержанию распределения воды в организме. Если слишком много воды из крови внезапно перемещается в ткани, это приводит к отеку и, возможно, к гибели клеток. Вода всегда течет из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. В результате вода движется к областям с более высокой концентрацией других растворенных веществ, таких как белки и глюкоза. Чтобы вода равномерно распределялась между кровью и клетками, в крови постоянно циркулируют белки в высоких концентрациях. Наиболее распространенным белком в крови является белок в форме бабочки, известный как альбумин. Присутствие альбумина в крови делает концентрацию белка в крови близкой к таковой в клетках. Следовательно, обмен жидкостью между кровью и клетками не является экстремальным, а сводится к минимуму для сохранения статус-кво.

Рисунок 6.11 Белковый альбумин

PDB 1o9x EBI Джавахара Сваминатана и сотрудников MSD в Европейском институте биоинформатики / Public Domain Белок в форме бабочки, альбумин, выполняет множество функций в организме, включая поддержание водного и кислотно-щелочного баланса и транспортировку молекул.

Белок также необходим для поддержания надлежащего баланса pH (показатель того, насколько кислым или щелочным является вещество) в крови. pH крови поддерживается между 7,35 и 7,45, что является слегка щелочным. Даже незначительное изменение рН крови может повлиять на функции организма. Напомним, что кислые условия могут вызвать денатурацию белков, что останавливает их функционирование. В организме есть несколько систем, которые удерживают рН крови в пределах нормы, чтобы этого не произошло. Одним из них является циркулирующий альбумин. Альбумин слегка кислый, и поскольку он заряжен отрицательно, он уравновешивает многие положительно заряженные молекулы, такие как протоны (H+), кальций, калий и магний, которые также циркулируют в крови. Альбумин действует как буфер против резких изменений концентрации этих молекул, тем самым уравновешивая рН крови и поддерживая статус-кво. Белок гемоглобин также участвует в кислотно-щелочном балансе, связывая и высвобождая протоны.

Транспорт

Альбумин и гемоглобин также играют роль в молекулярном транспорте. Альбумин химически связывается с гормонами, жирными кислотами, некоторыми витаминами, необходимыми минералами и лекарствами и транспортирует их по кровеносной системе. Каждый красный кровяной тельце содержит миллионы молекул гемоглобина, которые связывают кислород в легких и транспортируют его ко всем тканям организма. Плазматическая мембрана клетки обычно непроницаема для больших полярных молекул, поэтому для доставки необходимых питательных веществ и молекул в клетку в клеточной мембране существует множество транспортных белков. Некоторые из этих белков являются каналами, которые позволяют определенным молекулам входить и выходить из клеток. Другие действуют как такси с односторонним движением и требуют энергии для работы.

Защита

Рисунок 6.12 Белки антител

Абаговомаб (моноклональное антитело) Blake C/CC BY-SA 3.0

Рисунок 6.13 Антигены

Цепи антител от Fred the Oyster / Public Domain

Белок антитела состоит из двух тяжелых цепей и двух легких цепей. Вариабельная область, которая отличается от одного антитела к другому, позволяет антителу распознавать соответствующий ему антиген.

Ранее мы обсуждали, что прочные коллагеновые волокна в коже обеспечивают ее структуру и поддержку. Плотная сеть коллагеновых волокон кожи также служит барьером против вредных веществ. Функции атаки и разрушения иммунной системы зависят от ферментов и антител, которые также являются белками. Фермент под названием лизоцим выделяется в слюне и атакует стенки бактерий, вызывая их разрыв. Определенные белки, циркулирующие в крови, могут быть направлены на создание молекулярного ножа, который пронзает клеточные мембраны чужеродных захватчиков. Антитела, выделяемые белыми кровяными тельцами, исследуют всю систему кровообращения в поисках вредоносных бактерий и вирусов, которые нужно окружить и уничтожить. Антитела также запускают другие факторы иммунной системы для поиска и уничтожения нежелательных злоумышленников.

Заживление ран и регенерация тканей

Белки участвуют во всех аспектах заживления ран, процесса, который протекает в три этапа: воспалительный, пролиферативный и ремоделирующий. Например, если вы шили и укололи палец иголкой, ваша кожа покраснела и воспалилась. Через несколько секунд кровотечение остановится. Процесс заживления начинается с белков, таких как брадикинин, которые расширяют кровеносные сосуды в месте повреждения. Дополнительный белок, называемый фибрином, помогает защитить тромбоциты, которые образуют сгусток, чтобы остановить кровотечение. Затем, в пролиферативной фазе, клетки перемещаются и восстанавливают поврежденную ткань, устанавливая новообразованные коллагеновые волокна. Коллагеновые волокна помогают сблизить края раны. В фазе ремоделирования откладывается больше коллагена, образуя рубец. Рубцовая ткань лишь примерно на 80 процентов функционирует так же, как нормальная неповрежденная ткань. Если в рационе недостаточно белка, процесс заживления ран заметно замедляется.

В то время как заживление раны происходит только после получения травмы, в организме происходит другой процесс, называемый регенерацией тканей. Основное различие между заживлением ран и регенерацией тканей заключается в процессе регенерации точной структурной и функциональной копии утраченной ткани. Таким образом, старая, умирающая ткань заменяется не рубцовой, а совершенно новой, полностью функциональной тканью. Некоторые клетки (такие как кожа, волосы, ногти и клетки кишечника) имеют очень высокую скорость регенерации, в то время как другие (такие как клетки сердечной мышцы и нервные клетки) не регенерируют на сколько-нибудь заметном уровне. Регенерация тканей — это создание новых клеток (клеточное деление), для чего требуется множество различных белков, включая ферменты, синтезирующие РНК и белки, транспортные белки, гормоны и коллаген. В волосяном фолликуле клетки делятся, и волос растет в длину. Рост волос составляет в среднем 1 сантиметр в месяц, а ногтей — около 1 сантиметра каждые сто дней. Клетки, выстилающие кишечник, регенерируют каждые три-пять дней. Диета с недостаточным содержанием белка ухудшает регенерацию тканей, вызывая множество проблем со здоровьем, включая нарушение переваривания и всасывания питательных веществ и, что наиболее заметно, рост волос и ногтей.

Производство энергии

Некоторые аминокислоты в белках можно разобрать и использовать для получения энергии (рис. 6.14 «Аминокислоты, используемые для получения энергии»). Только около 10 процентов пищевых белков ежедневно катаболизируется для производства клеточной энергии. Печень способна расщеплять аминокислоты до углеродного скелета, который затем может быть использован в цикле лимонной кислоты. Это похоже на то, как глюкоза используется для производства АТФ. Если рацион человека не содержит достаточного количества углеводов и жиров, его организм будет использовать больше аминокислот для производства энергии, что ставит под угрозу синтез новых белков и разрушает мышечные белки. В качестве альтернативы, если рацион человека содержит больше белка, чем необходимо организму, лишние аминокислоты будут расщеплены и преобразованы в жир.

 

Рисунок 6.14 Аминокислоты, используемые для получения энергии

Изображение Allison Calabrese / CC BY 4.0

Роль белка и аминокислот в поддержании и повышении производительности — Комитет по исследованиям в области военного питания

В то время как американские военные сталкиваются с тысячелетием и изменяющимся характером современной войны, они должны предвосхищать физические и психические вызовы, с которыми раньше не приходилось сталкиваться. Более длительные периоды интенсивных физических нагрузок и возможное голодание; передовое вооружение, требующее максимального внимания, точности и способности принимать решения; и более серьезные угрозы заражения, травм и воздействия стрессоров окружающей среды быстро становятся реальностью, с которой сталкиваются солдаты. Военные ученые, ответственные за поддержание и оптимизацию здоровья и работоспособности своего персонала, изучают роль, которую питание может играть в этом процессе, и проявляют особый интерес к совокупности текущих исследований, предполагающих важность белков и аминокислот.

Белки катализируют практически все химические реакции в организме, регулируют экспрессию генов, составляют основные структурные элементы всех клеток, регулируют иммунную систему и образуют основные компоненты мышц. Отдельные аминокислоты, составляющие белки, также служат нейротрансмиттерами, гормонами и модуляторами различных физиологических процессов. Каждый аспект физиологии связан с белками. Взаимосвязь между диетическим белком и белковым обменом в организме является основным направлением исследований. Кроме того, продолжается изучение влияния генетических факторов, гормонов, физической активности, травм и инфекционных процессов, а также стрессов окружающей среды на белковый обмен и потребности в белке.

Запрос на этот обзор поступил от ученых USARIEM, которые были обеспокоены уникальными потребностями солдат в питании во время боя. Их особенно беспокоила роль, которую диетический белок может играть в контроле мышечной массы и силы, реакции на травмы и инфекции, а также в когнитивных функциях.

В нескольких предыдущих отчетах CMNR основное внимание уделялось белковому питанию и продуктивности. В 1992 году CMNR отметил в оценке подготовки армейских рейнджеров, что стажеры испытывали значительную потерю мышечной массы в периоды интенсивных физических нагрузок (IOM, 19).92б). В последующем отчете (IOM, 1993b) было обнаружено, что увеличение потребления энергии лишь частично предотвращает такие потери. В отчете «Пищевые компоненты для повышения работоспособности » (IOM, 1994b) кратко рассмотрено влияние белка и аминокислот на физическую и когнитивную работоспособность и реакцию на стресс. В самом последнем отчете CMNR, Военные стратегии поддержания питания и иммунной функции в полевых условиях (IOM, 1999), рассматривается влияние диеты, включая белок и отдельные аминокислоты, такие как глютамин, на иммунный ответ. В этом отчете более подробно рассматривается множество вопросов, касающихся оптимального уровня потребления белка в полевых условиях с высоким уровнем стресса. Как измерить белковый баланс и точно оценить потребности в белке; как на эти потребности влияют физическая активность, пол, гормональные факторы и стресс; и влияет ли потребление белка и отдельных аминокислот на мышечную функцию и познание – все это активные области исследований.

CMNR решил, что лучший способ оценить состояние знаний в этой области – это семинар. Цель этого семинара заключалась в том, чтобы собрать вместе ведущих ученых в области белкового обмена, чтобы получить их оценку современного состояния знаний и определить, на основе этих оценок, внимательного чтения литературы и опыта специалистов. сами члены комитета, должны ли быть изменены рекомендуемые нормы потребления белка или отдельных аминокислот для солдат.

В мае 1996 года сотрудники CMNR и USARIEM встретились, чтобы задать ряд вопросов, составить план семинара и определить квалифицированных докладчиков. В январе 1997 г. было проведено последующее совещание по планированию, в котором приняли участие несколько членов Подкомитета по составу тела, питанию и здоровью женщин-военнослужащих. Приглашенным спикерам семинара было предложено подготовить доклад для презентации и публикации, описывающий ключевые вопросы белкового обмена. Ученые USARIEM также приняли участие в семинаре, в результате чего была сформирована всесторонняя группа. На однодневном семинаре, состоявшемся в Вашингтоне, округ Колумбия, 13 марта 19 г.97 каждый спикер провел официальную презентацию, за которой последовали вопросы и краткое обсуждение. Процесс был записан на магнитофон и профессионально расшифрован. По окончании каждой группы докладов проводилось общее обсуждение общей темы. Сразу же после семинара CMNR собрался на исполнительную сессию, чтобы рассмотреть вопросы, подготовить резюме презентаций и дать ответы на рабочие вопросы спонсора. Впоследствии члены комитета встретились с персоналом 19 июня.97 и работали отдельно и вместе, используя авторские документы, дополнительные справочные материалы, предоставленные персоналом в результате ограниченного поиска литературы, а также личный опыт и знания для составления обзора, резюме, выводов и рекомендаций.

Основными вопросами, которые были заданы CMNR и BCNH (и, в свою очередь, докладчикам), были следующие:

1.

Увеличиваются ли потребности в белке в связи со стрессовыми факторами, в том числе с высокой рабочей нагрузкой и/или дефицитом энергии?

2.

Каково оптимальное содержание белка (отношение белка к энергии) для стандартных оперативных пайков и, в частности, какова Военная рекомендуемая диетическая норма (MRDA) белка в операционных пайках (100 г/сутки для мужчин и 80 г/день для женщин) подходит? Подходит ли MRDA для женщин во время беременности и кормления грудью?

3.

Имеются ли доказательства того, что добавки со специфическими аминокислотами (АК) оптимизируют боевые показатели (когнитивные функции) при высокой рабочей нагрузке, психологическом стрессе и/или дефиците энергии? (См. резюме докладчиков) Существует ли риск использования определенных добавок АК во время беременности, особенно в первом триместре (т. е. органогенез)?

4.

Существуют ли гендерные различия в потребностях в белке при упражнениях на выносливость, и если да, то как они могут повлиять на эффективность в военных операциях? Каковы доказательства, если таковые имеются, что белок способствует наращиванию мышечной массы?

Комитеты встретились после семинара на исполнительной сессии, как указано выше, чтобы подготовить первоначальные ответы на эти вопросы, а также на восемь дополнительных подвопросов, которые, по мнению CMNR и BCNH, необходимо рассмотреть.

• Как было рекомендовано в более ранних отчетах IOM (IOM, 1992a, 1995a), солдатам следует подчеркивать важность адекватного потребления питательных веществ (с достаточным количеством энергии, чтобы соответствовать выходу и избежать потери веса) как основного средства поддержания мышечной массы. масса.

• Военные исследователи и врачи должны уделять пристальное внимание гражданским исследованиям влияния лечения анаболическими гормонами на восстановление после ожогов и других травм. Там, где это уместно, должны разрабатываться специальные военные модели.

• Текущие MRDA для белка должны быть сохранены. При условии адекватного потребления энергии нет необходимости в увеличении MRDA у беременных или беременных. кормящая женщина.

• При достаточном питании солдаты не должны принимать белковые добавки для наращивания мышечной массы.

• Белок, поступающий в рабочие рационы, должен быть высокого качества и усвояемости.

• Потребление энергии должно быть адекватным, и источник энергии должен потребляться в течение 2 часов после интенсивной тренировки на выносливость, чтобы восполнить истощенный мышечный гликоген.

• Добавки с отдельными аминокислотами не следует использовать для изменения когнитивных функций из-за потенциальной токсичности и недостаточности доказательств эффективности.