Главная Котлы и оборудование Белок: трансформеры нашего тела и «руководители» всех процессов. Физиологическое значение протеинов

Белок: трансформеры нашего тела и «руководители» всех процессов. Физиологическое значение протеинов

Переоценить роль белков, жиров и углеводов для организма невозможно. Ведь наш организм из них и состоит! Сегодня сайт рассказывает о том, как надо питаться, чтобы не нарушить такой важный и хрупкий баланс.

Белки, жиры и углеводы в нашем организме

Достоверно установлено, что человеческий организм на 19,6% состоит из белков, на 14,7% – из жиров, на 1% – из углеводов и на 4,9% – из минеральных веществ. Остальные 59,8% приходятся на воду . Поддержание нормальной жизнедеятельности нашего организма напрямую зависит от соотношения важнейших питательных веществ, а именно: в ежедневном рационе необходимо присутствие белков, жиров и углеводов в пропорции 1:3:5.

К сожалению, большинство из нас не уделяют должного внимания полноценному и рациональному питанию: кто-то переедает , кто-то недоедает, а многие и вовсе едят кое-как, что придется, на ходу и в спешке. В такой ситуации практически невозможно контролировать объем поступающих с пищей в организм белков, жиров и углеводов. А ведь существует реальная опасность недостатка или избытка одного или сразу нескольких важнейших элементов, что в конечном итоге это весьма негативно сказывается на состоянии нашего здоровья!

Значение белков, жиров и углеводов для организма

Значение и роль белков

Еще из школьных учебников нам известно, что белки являются главным строительным материалом нашего организма, но помимо этого они еще и основа гормонов , ферментов и антител. Таким образом, без их участия невозможны процессы роста, размножения, пищеварения и иммунной защиты.

Белки отвечают за торможение и возбуждение в коре головного мозга, белок гемоглобин выполняет транспортную функцию (переносит кислород), ДНК и РНК (дезоксирибонуклеиновая и рибонуклеиновая кислоты) обеспечивают свойство белка передавать наследственную информацию клеткам, лизоцим регулирует антимикробную защиту, а входящий в состав зрительного нерва белок обеспечивает восприятие света сетчаткой глаза.

Кроме того, в белке содержатся незаменимые аминокислоты, от которых зависит его биологическая ценность. Всего известно 80 аминокислот, но только 8 из них считаются незаменимыми, и если все они содержатся в белковой молекуле, то такой белок называется полноценным, по происхождению – животным, а содержится он в таких продуктах, как мясо , рыба, яйца и молоко.

Растительные белки чуть менее полноценны, труднее перевариваются, поскольку имеют оболочку из клетчатки, которая препятствует действию пищеварительных ферментов. С другой стороны, растительный белок обладает мощным антисклеротическим действием.

Для поддержания баланса аминокислот целесообразно употреблять в пищу продукты, содержащие и животные, и растительные белки, но доля животных белков должна быть не менее 55%.

Излишнее потребление жиров ведет к избытку холестерина, развитию атеросклероза, ухудшению жирового обмена и накоплению лишнего веса . Недостаток жиров может вызвать нарушение функции печени и почек, задержку воды в организме, развитие дерматозов.

Для оптимизации рациона питания необходимо сочетать как растительные, так и животные жиры в соотношении 30% на 70%, но с возрастом следует отдавать предпочтение растительным жирам.

О балансе углеводов

Название класса этих соединений происходит от термина «гидраты углерода», предложенного еще в 1844 году профессором К. Шмидтом.

Углеводы служат основным источником энергии, обеспечивая 58% потребности человеческого организма. Продукты растительного происхождения содержат углеводы в виде моно-, ди- и полисахаридов.

К основным питательным веществам относятся белки, жиры, углеводы. Особое место среди них занимают белки. Их роль в питании человека очень велика. Они являются основной частью любого рациона питания. Их невозможно исключить или заменить другими компонентами пищи, в частности жирами или углеводами.

Белки являются основным структурным материалом из которого строятся клетки, ткани и органы тела человека и других живых организмов. Они принимают участие в процессах восстановления цитоплазмы и ядер клеток при старении организма. Белки входят также в состав биомембран как животных так и растительных клеток, усиливают радиационную устойчивость организмов от влияния малых доз радиации. Они повышают иммунобиологические свойства организма человека, снижают всасывание радионуклидов цезия и стронция.

Белки в организме человека постоянно разрушаются в процессе старения, поэтому они должны постоянно обновляться. Их недостаток в пище приводит к тяжелым заболеваниям. Белки участвуют в обмене энергии в организме человека и имеют высокую энергетическую ценность. При усваивании 1 г белка в организме человека выделяется 4,0 ккал. Суточная потребность организма человека в белках по формуле рационального и сбалансированного питания составляет 80-100 г, половину из которых должны составлять животные белки, а вторую - растительные.

Защитные реакции организма также связаны с белками: в частности, антитела, образующиеся при попадании в организм посторонних веществ, являются белками. Белки образуют с токсинами малоактивные комплексы, которые выводятся из организма, следовательно, они выполняют антитоксическую функцию.

Некоторые белки плазмы крови и форменных элементов обеспечивают перенос питательных веществ, кислорода и продуктов обмена веществ, то есть выполняют транспортную функцию. Белки пищи влияют на процессы возбуждения и торможения в коре головного мозга. Многие гормоны и их производные также являются белками. Благодаря этому осуществляется их регуляторная функция.

Таким образом роль белков в организме человека чрезвычайно велика, так как функции их разнообразны. Они входят в состав ядра протоплазмы, биомембран клеток всех организмов и тканей, то есть важнейшая функция белков - пластическая. Белки берут участие в процессах восстановления живой материи, входя в состав нуклеопротеидов. Белки костей, хрящей выполняют опорную функцию. Актин и миозин обеспечивают сокращение мышц. Белки имеют каталитическую активность; все ферменты являются белками.

Белки это высокомолекулярные биополимеры, содержащие около 20 различных аминокислот с молекулярной массой от 6000 Да.

Аминокислотный состав белков неодинаков и является важной (специфической) характеристикой каждого.

Белки бывают в жидком состоянии (молоко, кровь), сиропоподобные (яичный белок) и твердой (волос). Конечно белки - аморфные вещества, но иногда из них можно выделить кристаллы, например, яичный и молочный альбумины, гемоглобин крови и тому подобное. Они не растворяются в воде, а только набухают. Белки имеют большую молекулярную массу и находятся в коллоидном и диспергированом состояниях.

Молекулы белков построены из останков сотен и тысяч аминокислот, которые соединены пептидной связью:

Такая связь образуется из аминогруппы одной аминокислоты и карбоксильной группы другой аминокислоты путем выделения молекулы воды. Продукт соединения некоторых аминокислот называют пептидом. В зависимости от количества аминокислот, входящих в состав пептида, разделяют дипептиды, трипептиды и другие полипептиды. Белок - это высокомолекулярный пептид, который содержит около 20 различных аминокислот, 8 из которых не заменимы.

Заменимые аминокислоты синтезируются в организме человека. К ним относятся: гистидин, цистин, аспаргиновая кислота, глицин и др. Но есть 8 аминокислот, которые должны поступать в организм человека с пищей. Это незаменимые аминокислоты: триптофан, лизин, фенилаланин, лейцин, изолейцин, метионин, треонин, валин. Отсутствие валина приводит к нарушению координации, уменьшению аппетита. Изолейцин и лейцин нужен для роста организма. Нехватка лизина вызывает нарушение кроветворения, снижение количества эритроцитов, уменьшение гемоглобина, истощение мышц и тому подобное.

Все белки разделяют на полноценные, содержащие все незаменимые аминокислоты (например, казеин молока и яичный белок) и неполноценные, в которых отсутствует хотя бы одна незаменимая аминокислота. Это эластин хрящей, сухожилий, а также белки круп, муки, макаронных изделий.

Деление на структуры принятую за систематизацию типов связей, которые отвечают за тот или иной уровень организации структуры белка. Ниже на рисунке 2.7 (А и Б) приведены разное схематическое изображение распределения первичной, вторичной, третичной и четвертичной структуры молекул белка.

Рисунок 2.7 - Схематические виды структур молекул белка (А) и (Б)

Первичная структура белка представлена полипептидной цепью, который построенный с последовательно размещенных остатков аминокислот, (размер молекул которых составляет от 0,5 до 1,5 нм) связанных между собой с помощью пептидных связей. Последовательность аминокислот строго определена и характерна только для данного белка и определяет его естественную структуру.

В основе образования первичной структуры лежит пептидная связь (крепкая ковалентная связь). Он разрушается только за счет жестких технологических режимов в пищевых технологиях, в частности химической или иного действия, например при кипячении в сильном кислой или щелочной среде, под действием протеолитических ферментов, шоковой заморозки, мелкодисперсного механического измельчения.

Вторичная структура - это упорядоченное пространственное размещение отдельных участков полипептидной цепи. Длинная цепь молекулы белка закрученный в виде спирали по часовой стрелке. В основе формирования вторичной структуры лежит образование водородных связей между олигомерами белка.

В форме спирали цепь удерживается благодаря водородным связям: Образование водородной связи между двумя остатками аминокислот белковой а-спирали.

Особенностями вторичной спирали является то, что она относительно легко разрушается под действием различных факторов: физических, химических, механических, ферментов и др.

Третичная структура белка - размещение полипептидной цепи белка в пространстве. Для каждого белка третичная структура является его уникальной характеристикой, неповторимой и характерной только для этого белка. Третичная структура характеризует пространственное размещение полипептидной цепи и имеет прямое отношение к форме молекулы, которая может быть шаровидной или нитевидные. В глобулярных белках третичная структура имеет упаковку полипептидных цепей в виде клубка, который по форме приближается к шару. В основе образования третичной структуры лежат ковалентные связи между отдельными участками спирали белковой молекулы, а также полярные и неполярные группы аминокислот и ионные связи (или взаимодействие, возникающее между положительно и отрицательно заряженными ионами группами одного или разных полипептидных цепей.

В конформационной третичной структуре глобулярных белков большая роль принадлежит гидрофобным взаимодействиям, которые возникают между неполярными группами остатков аминокислот.

Многие белки образуют комплексы из нескольких молекул которые действуют как одна. Такие белки мяса, молока, плодов, овощей, яиц имеют очень сложную структуру.

Четвертичная структура белка - характерная для тех молекул белков, в состав которых входят несколько пептидных цепей, не связанных между собой ковалентно. Такие комплексы можно назвать цепью наноасоциатов или нанокомплекс "белок - белок".

Белки как сложные высокомолекулярные соединения характеризуются следующими показателями: молекулярная масса, формой белковой глобулы, наличием полярных и неполярных групп, определенными оптическими свойствами, значением изометрической точки и др.

В природе существует большое количество белков, различных по своему химическому составу и структуре, физико-химическим и биологическим свойствами. Пока не существует единой научно обоснованной системы их классификации. Сейчас все белки классифицируют по физико-химическим свойствам и химическому составу. Разделяют белки на две группы - простые (протеины) и сложные (протеиды). Протеины - это белки, в состав которых входят только остатки аминокислот. Протеиды состоят из простого белка и содержат еще и другие небелковые компоненты - простетические группы. Например, в состав нуклепротеидов кроме простого белка входят нуклеиновые кислоты, фосфор и др. В зависимости от формы молекул белки разделяют на 2 основные группы: глобулярные и фибрилярные. Глобулярные белки (округлой, эллипсоидной формы) - это в основном соединения, растворимые в воде и слабых солевых растворах, например альбумины и глобулины яичного белка, молока, сыворотки крови. К фибриллярным белкам (в виде волокон) относится миозин - белок мышц, коллаген и эластин - белки соединительных тканей, кожи и сухожилий. Фибриллярные белки нерастворимые в воде.

По физико-химическим свойствам, в частности по растворимости, белки делятся на четыре группы: В настоящее время в основе классификации лежат следующие признаки:

- альбумины - белки, растворимые в воде в разбавленных растворенных солей при pH 4 ... 8,5, характеризуются высокой гидрофильностью и дисперсностью, что приводит устойчивость их коллоидных растворов;
- глобулины - полифункциональные белки нерастворимые в воде и растворимые в разбавленных нейтральных растворах солей сильных кислот; имеют большую молекулярную массу чем альбумины;
- глютеины - белки растительного происхождения, растворимые в разбавленных кислотах и щелочах и нерастворимые в нейтральных растворах;
- проламины - белки растительного происхождения, растворимые в 50 ... 90% этаноле и нерастворимые в воде и абсолютном спирте;

Гистоны - низкомолекулярные белки, благодаря значительному содержанию лизин и аргинина растворимые в воде и кислотах.

Физиологическая роль и гигиеническое значение белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществБелки, жиры, углеводы, витамины - основные пищевые вещества в рационе человека. Пищевыми веществами называют такие химические соединения или отдельные элементы, которые необходимы организму для его биологического развития, для нормального протекания всех жизненно важных процессов.

Белки - это высокомолекулярные азотистые соединения, основная и обязательная часть всех организмов. Белковые вещества участвуют во всех жизненно важных процессах. Например, обмен веществ обеспечивается ферментами, по своей природе относящимися к белкам. Белками являются и сократительные структуры, необходимые для выполнения сократительной функции мышц - актомиозин; опорные ткани организма - коллаген костей, хрящей, сухожилий; покровные ткани организма - кожа, ногти, волосы.

Среди многочисленных пищевых веществ белкам принадлежит наиболее важная роль. Они служат источником незаменимых аминокислот и так называемого неспецифического азота, необходимого для синтеза белков. От уровня снабжения белками в большой степени зависят состояние здоровья, физическое развитие, физическая работоспособность, а у детей раннего возраста - и умственное развитие. Достаточность белка в пищевом рационе и его высокое качество позволяют создать оптимальные условия внутренней среды организма, необходимые для роста, развития, нормальной жизнедеятельности человека и его работоспособности. Под влиянием белковой недостаточности могут развиваться такие патологические состояния, как отек и ожирение печени; нарушение функционального состояния органов внутренней секреции, особенно половых желез, надпочечников и гипофиза; нарушение условно-рефлекторной деятельности и процессов внутреннего торможения; снижение иммунитета; алиментарная дистрофия. Белки состоят из углерода, кислорода, водорода, фосфора, серы и азота, входящих в состав аминокислот - основных структурных компонентов белка. Белки различаются уровнем содержания аминокислот и последовательности их соединения. Различают белки животные и растительные.

В отличие от жиров и углеводов белки содержат кроме углерода, водорода и кислорода еще азот - 16%. Поэтому их называют азотсодержащими пищевыми веществами. Белки нужны животному организму в готовом виде, так как синтезировать их, подобно растениям, из неорганических веществ почвы и воздуха он не может. Источником белка для человека служат пищевые вещества животного и растительного происхождения. Белки необходимы прежде всего как пластический материал, это их основная функция: они составляют в целом 45% плотного остатка организма.

Белки входят также в состав гормонов, эритроцитов, некоторых антител, обладая высокой реактивностью.

В процессе жизнедеятельности происходит постоянное старение и отмирание отдельных клеточных структур, и белки пищи служат строительным материалом для их восстановления. Окисление в организме 1 г белка дает 4,1 ккал энергии. В этом и заключается его энергетическая функция. Большое значение имеет белок для высшей нервной деятельности человека. Нормальное содержание белка в пище улучшает регуляторную функцию коры головного мозга, повышает тонус центральной нервной системы.

При недостатке белка в питании возникает ряд патологических изменений: замедляются рост и развитие организма, уменьшается вес; нарушается образование гормонов; снижаются реактивность и устойчивость организма к инфекциям и интоксикациям.

Питательная ценность белков пищи зависит прежде всего от их аминокислотного состава и полноты утилизации в организме. Известны 22 аминокислоты, каждая имеет особое значение. Отсутствие или недостаток какой-либо из них ведет к нарушению отдельных функций организма (рост, кроветворение, вес, синтез белка и др.). Особенно ценны следующие аминокислоты: лизин, гистидин, триптофан, фенилаланин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, валин. Для маленьких детей большое значение имеет гистидин.

Некоторые аминокислоты не могут синтезироваться в организме и заменяться другими. Их называют незаменимыми. В зависимости от содержания заменимых и незаменимых аминокислот пищевые белки разделяются на полноценные, аминокислотный состав которых близок к аминокислотному составу белков человеческого тела и содержит в достаточном количестве все незаменимые аминокислоты, и на неполноценные, в которых отсутствуют одна или несколько незаменимых аминокислот. Наиболее полноценны белки животного происхождения, особенно белки желтка куриного яйца, мяса и рыбы. Из растительных белков высокой биологической ценностью обладают белки сои и в несколько меньшей степени - фасоли, картофеля и риса. Неполноценные белки содержатся в горохе, хлебе, кукурузе и некоторых других растительных продуктах.

Физиолого-гигиенические нормы потребности в белках. Эти нормы исходят из минимального количества белка, которое способно поддержать азотистое равновесие организма человека, т.е. количество азота, введенного в организм с белками пищи, равно количеству азота, выведенного из него с мочой за сутки.

Суточное потребление пищевого белка должно полностью обеспечивать азотистое равновесие организма при полном удовлетворении энергетических потребностей организма, обеспечивать неприкосновенность белков тела, поддерживать высокую работоспособность организма и сопротивляемость его неблагоприятным факторам внешней среды. Белки в отличие от жиров и углеводов не откладываются в организме про запас и должны ежедневно вводиться с пищей в достаточном количестве.

Физиологическая суточная норма белка зависит от возраста, пола и профессиональной деятельности. Например, для мужчин она составляет 96-132 г, для женщин - 82-92 г. Это нормы для жителей больших городов. Для жителей малых городов и сел, занимающихся более тяжелой физической работой, норма суточного потребления белка увеличивается на 6 г. Интенсивность мышечной деятельности не влияет на обмен азота, но необходимо обеспечить достаточное для таких форм физической работы развитие мышечной системы и поддерживать ее высокую работоспособность (табл.30).

Группы по характеру	Возраст, лет	Потребление белков
		Мужчины		Женщины
		Всего	Животных	Всего	Животных
Труд, не связанный с физической нагрузкой	18-40	96	58	82	49
Труд, не связанный с физической нагрузкой	40-60	89	53	75	45
Механизированный труд и сфера обслуживания, где невысокая физическая нагрузка	18-40	99	54	84	46
	40-60	92	50	77	43
Механизированный труд и сфера обслуживания, где значительная физическая нагрузка	18-40	102	56	86	47
	40-60	93	51	79	44
Механизированный труд, где большая физическая нагрузка	18-40	108	54	92	46
Механизированный труд, где большая физическая нагрузка	40-60	100	50	85	43
Пенсионный возраст	60-70	80	48	71	43
Пенсионный возраст	70 и более	75	45	68	41

Взрослому человеку в обычных условиях жизни при легкой работе требуется в сутки в среднем 1,3-1,4 г белка на 1 кг веса тела, а при физической работе - 1,5 г и более (в зависимости от тяжести труда).

Таблица 31

Потребность в белках детей и подростков

(по В. А. Покровскому)

Возраст,	Количество белков, г/день		Возраст, лет	Количество белков, г/день
Возраст,	всего	в том числе животных	Возраст, лет	всего	в том числе животных
0,5-1	25	20-25	7-10	80	48
1-1,5	48	36	11-13	96	58
1,5-2	53	40	14-17 (юноши)	106	64
3-4	63	44	14-17 (девушки)	93	56
5-6	72	47

В дневном рационе спортсменов количество белка должно составлять 15-17%, или 1,6-2,2 г на 1 кг массы тела.

Белки животного происхождения в суточном рационе взрослых должны занимать 40-50% от общего количества потребляемых белков, спортсменов - 50-60, детей - 60-80%. Избыточное потребление белков вредно для организма, так как затрудняются процессы пищеварения и выделения продуктов распада (аммиака, мочевины) через почки.

Таблица 32

Суточная потребность в пищевых белках у школьников разного возраста

(по Н.И.Волкову)

Жиры состоят из нейтрального жира - триглицеридов жирных кислот (олеиновой, пальмитиновой, стеариновой и др.) и жироподобных веществ - липоидов. Главная роль жиров заключается в доставке энергии. При окислении 1 г жира в организме человек получает в 2,2 раза больше энергии (2,3 ккал), чем при окислении углеводов и белков.

Жиры выполняют и пластическую функцию, являясь структурным элементом протоплазмы клеток. В жирах находятся необходимые для жизни жирорастворимые витамины A, D, Е, К.

Липоиды входят также в состав клеточных мембран, гормонов, нервных волокон и оказывают существенное влияние на регуляцию жирового обмена. Жир обладает низкой теплопроводностью, благодаря чему, находясь в подкожно-жировой клетчатке, предохраняет организм от охлаждения.

Питательная ценность различных жиров и жироподобных веществ неодинакова (табл. 33).
Таблица 33

Характеристика некоторых пищевых жиров

Вид жира	Всасываемость,	Содержание, %		Токоферолы,
Вид жира	Всасываемость,	Линолевая кислота	Фосфатиды	Токоферолы,
Молочный	93-98	0,6-3,6	До 0,3	0,03
Баранье сало	74-84	3,0-4,0	-	-
Говяжий	75-88	До 4,0	-	0,01
Свиное сало	95	3,8	До 1,0	0,03
Подсолнечное масло	95-98	54,0	-	0,7-1,2

Животные жиры имеют более богатый по сравнению с растительными жирами витаминный состав. В растительных маслах содержится только витамин Е, но зато в отличие от животных жиров они содержат больше полиненасыщенных жирных кислот.

В жирах присутствуют как насыщенные жирные кислоты (пальмитиновая, стеариновая и др.), так и полиненасыщенные (олеиновая, линолевая и др.). Полиненасыщенные жирные кислоты биохимически значительно более активны, чем насыщенные, интенсивнее окисляются и лучше используются в энергетическом обмене.

Линолевая, линоленовая и арахидоновая жирные кислоты, не синтезируемые в организме человека, относятся к числу важнейших, поскольку необходимы для предупреждения атеросклероза. В день достаточно употреблять с пищей 20 - 30 г растительного масла. Полиненасыщенные жирные кислоты значительно повышают усвояемость жиров.

Жироподобные вещества. Наибольшее значение из них имеют фосфатиды и стерины. Фосфатиды содержат соли фосфорной кислоты, в частности лецитин, который наряду с другими фосфатидами входит в состав нервной ткани, клеточных оболочек. Основными источниками фосфатидов служат говядина, сливки, печень, яичный белок, бобовые.

Стерины участвуют в образовании гормонов, желчных кислот и некоторых других биологически ценных веществ. Наиболее важен из них холестерин, который входит в состав всех клеток и придает им гидрофильность, т. е. способность удерживать воду. Холестерин является структурным элементом нервных волокон.

У здоровых людей около 80 % необходимого холестерина синтезируется печенью и лишь 20 % поступает извне с пищей, а поэтому излишнее ограничение содержащих его продуктов (масла, яиц, печени) нецелесообразно. Это необходимо лишь больным с определенными заболеваниями и лицам старшего и пожилого возраста.

По происхождению все жиры подразделяются на полноценные (животные) и неполноценные (растительные). Основными источниками животных жиров служат сливочное масло и сало, ими богаты сливки, сметана, жирное молоко, жирные сорта сыра, растительных жиров - подсолнечное, кукурузное, оливковое масла.

Растительное масло должно быть обязательным компонентом в питании спортсменов, у которых повышен расход витамина Е; оно необходимо для жирового обмена, поскольку нормализует белково-жировые компоненты крови, предупреждая развитие атеросклероза.

Переваривание и усвоение жиров в организме человека происходит в кишечнике при активном участии ферментов, синтезируемых печенью и поджелудочной железой, а также стенками самого кишечника. Жиры - основные источники энергии для человека при длительной физической работе умеренной интенсивности. Продолжительная безжировая диета может привести к значительным нарушениям функционального состояния человека. Но жиры животного происхождения могут принести значительный вред здоровью человека в случае их избыточного потребления, вызвав развитие и прогрессирование одного из тяжелейших заболеваний - атеросклероза. Поэтому гигиенисты питания разработали нормативы потребления жира для различных групп населения (возрастных, половых, профессиональных, населения различных климатогеографических зон).

Физиолого-гигиенические нормы суточного потребления жиров. В РФ они почти такие же, как и для белков: на 1 г белка должен приходиться примерно 1 г жира. Суточная норма потребления жира для лиц, занятых преимущественно умственным трудом, составляет для мужчин 84-90 г, для лиц, занимающихся преимущественно физическим трудом, - 103-145 г; для женщин - соответственно 70-77 и 81-102 г. При этом примерно 70% от общего количества потребляемых жиров должны составлять жиры животного происхождения (табл. 34, 35).

При нормальной массе тела количество жиров должно покрывать 30% дневного рациона, что соответствует 1,3-1,5 г на 1 кг массы тела. Лицам с избыточной массой тела эти нормы целесообразно уменьшить вдвое, у спортсменов, тренирующихся на выносливость, количество жира в периоды объемных тренировок увеличивается до 35 % к общему суточному калоражу (см. табл. 34).

Физиологическое значение белков. Белки – вещества, состоящие из аминокислот, требуются организму для синтеза соединений, образующих его структуры и обеспечивающих нормальную жизнедеятельность. В составе белков обнаруживаются 20 аминокислот.

В природе существует от 10 10 до 10 12 различных белков, составляющих основу ≈ 1,2 ∙10 6 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 формирования трехмерной структуры индивидуального белка. Белковые молекулы выполняют структурную, транспортную, каталитическую, защитную, сократительную, гормональную функцию.

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 (оризенин 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 -амино-кислотами, т.е. содержит аминогруппу (-NH 2), присоединенную к L -углероду (счет углеродных атомов ведется от карбокальной группы –COOH).

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 ценней. 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 на 1 кг массы тела потребность в белке в сутки у взрослого человека составляет 1 г, а для детей, в зависимости от возраста, от 1,05 до 4 г.

Во многих странах мира сегодня обнаруживается дефицит белка и, вероятно, эта проблема сохранится в ближайшую перспективу. 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 ускоряет 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 A и D, биологически активными веществами (фосфолипиды, токоферолы, стерины), 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 слой предохрняет 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 промышленностях 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 присутствуют в скрытом виде (скрытый жир), т.е. в продуктах содержится мельчайшие капельки жира, невидимого невооруженным глазом. Примером могут служить мясо, колбаса и сыр. Поскольку современные методы откармливания убойного скота способствует 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%.

Углеводы и их физиологическое значение. Углеводы составляют основную часть сухой массы растений и водорослей, они содержатся в зерновых, фруктах, овощах и других продуктах. Главными усвояемыми углеводами в питании человека являются крахмал и сахароза. Крахмал является главным энергетическим ресурсом человеческого организма. Источники крахмала – зерновые, бобовые, картофель. На долю крахмала приходится примерно 80 % всех потребляемых человеком углеводов.

Моносахариды и олигосахариды присутствуют в зерновых в относительно малых количествах. Сахароза обычно поступает в человеческий организм с продуктами, в которые она добавляется (кондитерские изделия, напитки, мороженое и др.)

В настоящее время общепризнано, что необходимо увеличить в рационе пищевые волокна. Источником их являются ржаные и пшеничные отруби, овощи и фрукты. Хлеб из цельного зерна, с точки зрения содержания пищевых волокон, гораздо более ценен, чем хлеб из муки высших сортов, не содержащих алейронового слоя и зародыша.

Источником снабжения организма углеводами являются растительные продукты, в которых они представлены в виде моносахаридов, дисахаридов и полисахаридов.

Моносахариды - самые простые углеводы, сладкие на вкус, растворимые в воде. К ним относят глюкозу, фруктозу и галактозу. Глюкоза содержится во многих плодах и ягодах (виноград) и образуется в организме при расщеплении дисахаридов и крахмала пищи. Фруктоза, обладая теми же свойствами, что и глюкоза, более благоприятна для организма человека. Она втрое слаще глюкозы и вдвое сахарозы, что позволяет, не снижая уровня сладости пищи, употреблять меньше сахаров, а это необходимо при заболевании сахарным диабетом и тучности. Содержится фруктоза в меде, яблоках, грушах, арбузе, смородине и т. п.

Галактоза является составной частью молочного сахара (лактозы), обладает слабо выраженным сладким вкусом. Как и фруктоза, благоприятна для организма, не повышает содержания сахара в крови.

Дисахариды (сахароза, лактоза и мальтоза) - это углеводы, сладкие на вкус, растворимые в воде, в организме человека расщепляются на две молекулы моносахаридов с образованием из сахарозы - глюкозы и фруктозы, из лактозы - глюкозы и галактозы, из мальтозы - двух молекул глюкозы.

Сахарозу человек употребляет в основном в виде сахара, в котором ее 99,7%, кроме того, она содержится в свекле, моркови, сливах, абрикосах, бананах. Лактоза в организм поступает с молоком и молочными продуктами, благоприятно действует на жизнедеятельность молочнокислых бактерий в кишечнике, подавляя тем самым развитие гнилостных микробов.

Моно- и дисахариды легко усваиваются организмом и быстро покрывают энергетические затраты человека при усиленных физических нагрузках. Избыточное употребление сладких углеводов может привести к повышению содержания сахара в крови, следовательно, к отрицательному действию на функцию поджелудочной железы, к развитию атеросклероза и ожирению.

Полисахариды - это сложные углеводы, состоящие из многих молекул глюкозы, не растворимы в воде, обладают несладким вкусом. К ним относят: крахмал, гликоген, клетчатку.

Крахмал в организме человека под действием пищеварительных соков расщепляется до глюкозы, постепенно удовлетворяя потребность организма в энергии на длительный период. Многие продукты, содержащие крахмал (макаронные изделия, картофель, хлеб, крупы), вызывают у человека чувство насыщения.

Гликоген содержится в небольших количествах в животной пище (печени, мясе). В процессе пищеварения гликоген пищи расщепляется до глюкозы. В организме человека гликоген образуется из глюкозы и накапливается в печени в качестве запасного энергетического материала. При снижении содержания сахара в крови гликоген превращается в глюкозу, тем самым поддерживая постоянный процент его (80-120 мг %).

Клетчатка в организме человека не переваривается из-за отсутствия в пищеварительных соках фермента целлюлазы, но стимулирует перестальтику кишок, выводит из организма холестерин, создает условия для развития полезных кишечных бактерий, способствуя тем самым лучшему пищеварению и усвоению пищи. Содержится клетчатка во всех растительных продуктах (от 0,5 до 3%).

Пектиновые вещества, попадая в организм человека с овощами, фруктами; стимулируют процесс пищеварения и способствуют выведению из организма вредных веществ.

Углеводы занимают исключительно большое место в питании. Их доля в продуктах питания человека составляет 56-60% (по калорийности), а у населения развивающихся стран – 80-90%.

Как уже ранее было отмечено, основным источником углеводов являются растительные продукты. В пищевых продуктах животного происхождения их содержится немного. Относительная сладость сахаров (моно- и дисахаридов) в условных единицах выглядит следующим образом: сахароза – 100, фруктоза – 173, глюкоза – 74, галактоза – 32,1, мальтоза – 32,5, лактоза – 16.

Белки, жиры, углеводы, витамины - основные пищевые вещества в рационе человека. Пищевыми веществами называют такие химические соединения или отдельные элементы, которые необходимы организму для его биологического развития, для нормального протекания всех жизненно важных процессов.

Белки входят также в состав гормонов, эритроцитов, некоторых антител, обладая высокой реактивностью.

Физиолого-гигиеническив нормы потребности в белках. Эти нормы исходят из минимального количества белка, которое способно поддержать азотистое равновесие организма человека, т. е. количество азота, введенного в организм с белками пищи, равно количеству азота, выведенного из него с мочой за сутки.

Физиологическая суточная норма белка зависит от возраста, пола и профессиональной деятельности. Например, для мужчин она составляет 96-132 г, для женщин - 82 - 92 г. Это нормы для жителей больших городов. Для жителей малых городов и сел, занимающихся более тяжелой физической работой, норма суточного потребления белка увеличивается на 6 г. Интенсивность мышечной деятельности не влияет на обмен азота, но необходимо обеспечить достаточное для таких форм физической работы развитие мышечной системы и поддерживать ее высокую работоспособность (табл. 30).

Взрослому человеку в обычных условиях жизни при легкой работе требуется в сутки в среднем 1,3 -1,4 г белка на 1 кг веса тела, а при физической работе - 1,5 г и более (в зависимости от тяжести труда).