Физиологическое значение белков

Белки - вещества, состоящие из аминокислот, требуются организ­му для синтеза соединений, образующих его структуры и обеспечива­ющих нормальную жизнедеятельность. В составе белков обнаружива­ется 20 аминокислот. В природе существует от 10¹⁰до 10¹² различных белков, составляющих основу = 1,2 • 106 видов живых организмов, начиная от вирусов и микробов и заканчивая человеком. Огромное разнообразие белков обусловлено способностью 20 протеиногенных L-аминокислот взаимодействовать друг с другом с образованием по­лимерных молекул с молекулярной массой от 5 тыс. до 1 млн. и более дальтон. Каждому виду живых организмов присущ индивидуальный набор белков, который детерминирован наследственностью, закодиро­ванной в ДНК.

Информация о линейной последовательности нуклеотидов ДНК переписывается в линейную последовательность аминокислотных остатков, которые, в свою очередь, определяют формирование трех­мерной структуры индивидуального белка. Белковые молекулы вы­полняют структурную, транспортную, каталитическую, защитную, со­кратительную, гормональную функции. Резервная, или питательная, функция заключается в использовании белков в качестве источника аминокислот, расходующихся на синтез белков в качестве источника аминокислот.

Запасные белки растительного происхождения в соответствии с общепринятой классификацией относятся к классам проламинов (глиадин пшеницы, гордеин ячменя, зеин кукурузы) и глютаминов (оризсиин риса, глютенин пшеницы). Именно эти белки широко распространены в природе и входят в состав пищи. Растения синтезируют все необходимые им аминокислоты из более простых веществ. В отли­чие от них животные не могут синтезировать все аминокислоты, в кото­рых они нуждаются. Часть из них они должны получать в готовом виде, т.е. с пищей. Эти последние принято называть незаменимыми амино­кислотами. Все аминокислоты (за исключением пролина) являются L-аминокислотами, т.е. содержат аминогруппу (NH₂). присоединенную к L--углероду (счет углеродных атомов ведется от карбокапьной груп­пы - СООН).

При недостатке белков в организме возникают серьезные на­рушения: замедление роста и развития детей, изменения в печени взрослых, изменение деятельности желез внутренней секреции, со­става крови, ослабление умственной деятельности человека, сниже­ние работоспособности и устойчивости организма к инфекционным заболеваниям. Пищевая ценность белка зависит от содержания и сба­лансированности незаменимых аминокислот. Чем больше в нем не­заменимых аминокислот, тем он ценнее. Источниками полноценного белка являются мясо, рыба, молочные продукты, яйца, из раститель­ных бобовые (особенно соя), овсяные крупы, рис. Пищевой белок в желудочно-кишечном тракте подвергается воздействию пищевари­тельных ферментов до аминокислот.

Аминокислоты через мембранные структуры желудочно-кишеч­ного тракта поступают в кровоток. В организме часть аминокислот используется как источник для синтеза белков. Данный процесс на­зывается анаболизмом. Другая часть аминокислот подвергается катабо­лизму, т.е. процессу их разрушения (за счет окисления) с образованием энергии и конечных продуктов распада (оксида углерода, мочевина, аммиак). Средняя суточная физиологическая потребность человека в белке постоянно уточняется. Рекомендации по нормам потребления белка отражаются в документах Всемирной организации здравоохране­ния (ВОЗ) и национальных организаций различных стран. В соответ­ствии с рекомендацией ВОЗ величины физиологически обоснованной потребности организма человека в белке составляет 60-100 г в сутки, или 12-15% от общей калорийности пищи. В пересчете па 1 кг массы тела потребность и белке в сутки у взрослого человека составляет 1 г, а для детей в зависимости от возраста от 1,05 до 4 г.

Российская научная школа питания рекомендует для мужчин 73-120 г белка в сутки и 60-90 г для женщин, п том числе белка жи­вотного происхождения 43-65 и 43-49 г соответственно. Во многих странах мира сегодня обнаруживается дефицит белка, и, вероятно, эта проблема сохранится в ближайшей перспективе. По данным института питания РАМН, начиная с 1992 г. в России потребление животных бел­ковых продуктов снизилось на 25-35% и соответственно увеличилось потребление углеводсодержащей пищи (картофеля, хлебопродуктов, макаронных изделий). Наряду с аминокислотным составом биологи­ческая ценность белков определяется и степенью их усвоения после переваривания. Степень переваривания зависит от структурных осо­бенностей, активности ферментов, глубины гидролиза в желудочно-кишечном тракте и вида предварительной обработки белков в процессе приготовления пищи.

Следует отметить, что тепловая обработка, разваривание, протира­ние, измельчение ускоряют переваривание белка, особенно раститель­ного. Животные белки имеют большую усвояемость, чем растительные. Из животных белков в кишечнике всасывается более 90% аминокислот, а из растительных - только 60-80%. Скорость усвоения белков убывает следующим образом: рыба молочные продукты мясо -> хлеб крупы. Следует отметить, что одной из причин более низкой усвояе­мости растительных белков является их взаимодействие с полисаха­ридами (целлюлозой, гемицеллюлозами), которые затрудняют доступ пищеварительных ферментов к полипептидам.

Физиологическое значение жира

Липиды это нерастворимые в воде органические вещества, ко­торые можно извлечь из клеток органическими растворителями - эфи­ром, хлороформом и бензолом. Они имеют большое химическое раз­нообразие. Однако можно все же сказать, что настоящие липиды - это сложные эфиры жирных кислот и какого-либо спирта. Настоящие ли­пиды образуются в результате реакции конденсации глицерина и жир­ных кислот.

Жир входит в состав клеток и тканей как пластический материал, используется организмом как источник энергии (30% от всей потреб­ности организма в энергии). Энергетическая ценность 1 г жира состав­ляет 9 ккал (37,7 кДж). Жиры снабжают организм витаминами А и D, биологически активными веществами (фосфолипиды, токоферолы, стерипы), придают пище сочность, вкус, повышают ее питательность, вызывая у человека чувство насыщения. Остаток поступившего жира после покрытия потребности организма откладывается в подкожной клетчатке в виде подкожно-жирового слоя и в соединительной ткани, окружающей внутренние органы. Как подкожный, так и внутренний жир является основным резервом энергии (запасной жир) и исполь­зуется организмом при усиленной физической работе. Подкожно-жи­ровой слои предохраняет организм от охлаждения, а внутренний жир защищает внутренние органы от ударов, сотрясений и смещений.

При недостатке в питании жиров наблюдается ряд нарушений со стороны центральной нервной системы, ослабевают защитные силы организма, снижается синтез белка, повышается проницаемость капил­ляров, замедляется рост и т.д.

Вместе с белками и углеводами фосфолипиды участвуют в по­строении мембран клеток и субклеточных структур, выполняя роль несущих конструкций мембран. Фосфолипиды, выделенные в каче­стве побочных продуктов при получении масел, являются хорошими эмульгаторами. Они применяются в хлебопекарной и кондитерской промышленности при производстве маргариновой продукции. При­мерно в половине случаев жир, содержащийся в пищевых продуктах, непосредственно виден (например, в таких чисто жировых продуктах, как жидкие масла, сало, сливочное масло и прослойка жира в беконе и других мясных продуктах). В остальных случаях жир присутствует в скрытом виде (скрытый жир), т.е. в продуктах содержатся мельчай­шие капельки жира, невидимого невооруженным глазом.

Примером могут служить мясо, колбаса и сыр. Поскольку совре­менные методы откармливания убойного скота способствуют отло­жению скрытого жира, в рационе питания жителей содержание жира чрезмерно высоко. В этой связи часто трудно бывает составить сбалан­сированный в количественном и качественном отношениях пищевой рацион. Биологическая ценность жира зависит также от содержания в нем различных жирорастворимых витаминов А и В (в рыбьем жире, сливочном масле), витамина Е (в растительных маслах), фосфатидов, стеринов. Фосфатиды и стерины, входя в состав всех клеток и тканей, влияют на процессы жирового обмена и секрецию гормонов. Ими бога­ты молоко, сметана, яичный желток, растительные масла.

Суточная норма потребления жира - 1.4-2,2 г на 1 кг массы че­ловека, т.е. всего 63-158 г в зависимости от возраста, пола, характера труда и климатических условий местности, из них жиры животного происхождения должны составлять 70%, а растительные 30%.