15.2. Фізіологічна роль білків

Для забезпечення нормальної життєдіяльності організму до складу їжі обов’язково мають входити природні незамінні речови­ни. До них належать незамінні амінокислоти, вітаміни, деякі жи­рні кислоти, мінеральні речовини і мікроелементи.

Незамінні фактори харчування індивідуальні для кожного біо­логічного виду і відповідають особливостям обмінних процесів для кожного з них і насамперед впливу на обмін білка.

У харчуванні людини білки відіграють надзвичайно важливу роль, оскільки вони є головною складовою клітин усіх органів і тканин організму. З білками пов’язані всі життєві процеси: обмін речовин, здатність до росту, розмноження тощо.

Здатність зв’язувати великі кількості води дає білкам змогу утворювати щільні колоїдні структури, характерні для нашого тіла.

За О.О. Покровським, основними функціями білка в організмі є:

♦ пластична — основний будівельний матеріал клітин, їх орга­ноїдів і міжклітинної речовини, що поряд з фосфоліпідами утво­рюють каркас усіх біологічних мембран;

♦ каталітична — білкова основа всіх відомих ферментів;

♦ гормональна — більшість гормонів є білками або поліпептидами;

♦ специфічна — забезпечує тканинну індивідуальність і видову специфічність, що є основою дії імунітету та алергії;

♦ транспортна — організатор транспорту речовин: кисню крові, ліпідів, вуглеводів (глюкопротеїдів), деяких вітамінів, гормонів, лікарських речовин.

Організм людини практично позбавлений резерву білка, тому з їжею мають постійно надходити білкові сполуки.

Умовою нормального функціонування систем травлення є пра­вило, за яким кількість азоту, що надходить до організму дорослої людини, має відповідати кількості, яка видаляється з екскремен­тами (з сечею, калом), а також з потом, епідермісом, волоссям, ніг­тями. Тобто підтримується азотна рівновага.

Позитивний азотний баланс відмічений у дітей, це пов’язано з процесом росту.

Негативний азотний баланс буває тоді, коли процеси катаболіз­му білка переважають процеси синтезу, а також у разі порушення абсорбції білків у травній системі або їх підвищеного розпаду вна­слідок захворювань.

Отже, найважливішою функцією білків є забезпечення організ­му пластичним матеріалом. Водночас частина білків при окис- ненні може використовуватись як джерело енергії. Причиною під­силення цього явища є голодування, відносний дефіцит у раціоні вуглеводів і жирів.

Харчові білки виконують важливу захисну функцію, підви­щуючи стійкість організму до дії різних інфекційних, токсичних агентів, при стресових ситуаціях.

У світі не існує єдності уявлень про кількісні потреби організму людини у білку та його амінокислотному складі навіть у подібних категорій населення, оскільки кожній особі властива індивідуаль­на фізіологія, яка має як спільне, так і особисте у цих потребах.

Потреба у білку залежить від стану організму, умов існування і праці, віку, особливостей харчового раціону, що визначається амі­нокислотним складом білка, його доступністю до травлення, на­явністю комплексу вітамінів і мінеральних речовин, джерел над­ходження енергії: жирів, вуглеводів та харчових волокон.

Результатом недостатнього надходження білка з їжею є пору­шення рівноваги його анаболізму і катаболізму, внаслідок чого руйнуються особисті білки організму, а також білки ферментів. При цьому потерпають насамперед тканини і органи з великою швидкістю оновлення білків, зокрема кишки, кровотворні органи.

Надлишкове надходження харчових білків зумовлює перенап­руження системи травлення, нирок з наступним їх функціональ­ним виснаженням.

При визначенні збалансованості раціону за білком особливу увагу слід приділяти дотриманню співвідношень між незамінни­ми амінокислотами.

Для повного засвоєння білка їжі вміст незамінних амінокислот у них має відповідати певним співвідношенням, тобто бути зба­лансованим. Білки високої біологічної цінності мають добру пере­травність і засвоюваність.

Одним із поширених способів оцінювання біологічної цінності білків є метод амінокислотного СКОРу — визначення відсоткового співвідношення кількості незамінної амінокислоти (АМК) в дослі­джуваному білку до кількості тієї самої амінокислоти в «ідеально­му» білку, %:

Міжнародна організація ФАО/ВОЗ прийняла, що 1 г ідеально­го білка містить, мг:

Біологічну цінність білка лімітують ті амінокислоти, СКОР яких має значення, менше ніж 100 %, а амінокислота з най­меншим СКОРом є найбільш лімітованою.

За вмістом і співвідношенням незамінних амінокислот до ідеа­льного білка наближені курячі яйця та білки м’язових тканин тварин.

Рослинні білки лімітовані за вмістом таких незамінних аміно­кислот, як треонін, ізолейцин та лізин.

Надходження однієї з незамінних амінокислот у неповному об­сязі призводить то того, що інші амінокислоти (АМК) метаболізу- ються (засвоюються) з таким самим відсотком лімітованості, що й найбільш лімітована. До того ж слід зазначити токсичний ефект надлишку амінокислот і складний взаємозв’язок між вітамінним, ліпідним та амінокислотним обміном.

При ізольованому введенні амінокислот в організм вони мо­жуть виявляти виразну токсичну дію. Це спричинюється швидким дезамінуванням організму і насиченням його високотоксичними амонійними солями за рахунок невикористання амінокислот для синтезу білка.

Кожна зі складових амінокислот має своє функціональне при­значення, яке визначається її хімічною структурою та хімізмом дії ферментної системи організму людини.

Функції деяких незамінних амінокислот для людського органі­зму за шкалою добової потреби та рівнем надійності, що забезпе­чує позитивний рівень азотного балансу дорослого здорового орга­нізму, наведено нижче.

Валін як моноамінокарбонова кислота бере участь у діяльності нервової системи, її недостатність призводить до розладу у коор­динації руху. За низького рівня надходження білка, негативного рівня азотного балансу знижується рівень валіну у крові, що зу­мовлює пригнічений настрій, загальну в’ялість та неадекватну агресивність. Добова потреба у валіні становить 3 — 4 г.

Моноамінокарбонові кислоти ізолейцин та лейцин вплива­ють на процес росту. їх нестача призводить до зниження маси ті­ла, виникнення змін у нирках та щитоподібній залозі. Добова по­треба у лейцині становить 4 — 6 г, у ізолейцині — 3 — 4 г.

При лімітованості діамінової амінокислоти — лізину виявля­ються порушення функцій нервової системи, виникає карієс зубів, відсутність пігментації, поганий ріст. Ці показники мають хроніч­но тривалий характер. Лімітованість лізину спричинює також по­рушення кровообігу, кальцинацію кістяка, зниження гемоглобіну у крові. Добова потреба у лізині становить 3 — 5 г.

Метіонін — сірковмісна амінокислота, яка є джерелом мети- льних груп. Це ліпотропна речовина, що попереджає ожиріння нирок, враження легенів, сприяє утворенню інсуліну, бере участь в обміні фолієвої кислоти та вітаміну В₁₂. Достатня кількість меті­оніну необхідна для нормальної дії надниркової залози. Метіо­нін — найбільш токсична речовина, що у надлишку зумовлює роз­кладання холестерину, а також вапнування судин і утворення злоякісних пухлин. Добова потреба у метіоніні 2 — 4 г.

Треонін як моноамінокарбонова кислота впливає на процес росту. Його добова норма 2 — 3 г.

Триптофан — циклічна амінокислота, лімітованість якої спричинює погіршення апетиту, втрату маси, зниження кров’яно­го тиску, катаракту очей і статеву стерильність. Триптофан сприяє зростанню гемоглобіну, сироваткових білків, бере участь у процесі відновлення тканин. Надлишок цієї амінокислоти токсичний і може призвести до утворення злоякісних пухлин, закупорки судин кровообігу. Добова потреба у триптофані 1 г.

Фенілаланін, тирозин, як і триптофан, є циклічними аміно­кислотами. Вони впливають на функції щитоподібної та наднир­кової залоз. Надлишок цих амінокислот токсичний і зумовлює вап­нування судин кровообігу. Добова потреба у фенілаланіні 2 — 4 г, тирозині 3 — 4 г.

Деякі амінокислоти не є незамінними для дорослих, але недо­статнє надходження їх до дитячого організму може зумовити не­гативні наслідки.

Такими амінокислотами є аргінін, аспарагінова та глютаміно­ва кислоти, гістидин, цистин.

Так, аргінін — діамінокарбонова кислота, яка потрібна для нормального росту дітей. Під дією ферменту аргінази він розпада­ється на сечовину та амінокислоту орнітин і є також вихідною си­ровиною для амінокислоти цитруліну. Добова потреба в аргініні

5 - 6 г.

Глютамінова кислота — це єдина кислота, що підтримує дихання клітин мозку, безпосередньо бере участь у процесі збу­дження і гальмування, є джерелом для синтезу гальмівного медіа­тора нервових синапсів — аміномасляної кислоти, відіграє важливу роль у знешкодженні аміаку, що утворюється в результаті обміну білка. Ця амінокислота зв’язує аміак у нешкідливу сполуку — глю- тамат і разом з глюкозою є енергетичним матеріалом, а також дже­релом азоту. Добова потреба в глютаміновій кислоті 16 г.

Аспарагінова кислота разом з глютаміновою бере участь в обмінних процесах. Ці кислоти мають взаємодоповнювальну і під­силювальну дію. Добова потреба в аспарагіновій кислоті 6 г.

Гістидин — циклічна амінокислота, яка входить до складу гло­біну. Ця амінокислота потрібна для нормального розвитку та росту дітей. Вона не утворюється в дитячому організмі і є для дітей неза­мінною. Надлишок або лімітованість по гістидину погіршує відносну рефлекторну діяльність, спричинює розвиток анемії, розширення судин та зниження тиску. При цьому збільшується чутливість орга­нізму до інфекційних захворювань, тобто знижується загальний рі­вень імунного захисту. Надлишок гістидину токсичний. Добова по­треба для дорослих становить 1,5 — 2,0 г, для дітей — 2,0 — 2,5 г.

Цистин (цистеїн) є сірковмісною амінокислотою, що утворю­ється з метіоніну. Його лімітованість зумовлює більшу потребу в метіоніні. Лімітованість цистину призводить до порушення роботи нирок, затримки росту та утворення інсуліну, а також до пригні­чення дії протеолітичних ферментів, що зменшує асиміляцію біл­ка. При цьому збільшуються втрати азоту з сечею. Нестача цисти­ну може спричинити також розвиток лейкопенії. Добова потреба у цистині (цистеїні) 2 — 3 г.

Отже, недоодержання з їжею деяких амінокислот, що не є не­замінними, зумовлює виникнення ліміту незамінних амінокислот, які витрачаються на утворення замінних. Це свідчить про необ­хідність балансування в раціоні не тільки незамінних аміно­кислот, а й замінних для раціональнішої асиміляції організмом людини білкового комплексу, що надходить з їжею.

Під раціональною асиміляцією розуміють використання білко­вих сполук у напрямку пластичного обміну, а не витрати складо­вих амінокислот білка на виробництво енергії.

Таким чином, збалансовувати амінокислотний склад потрібно не тільки для більш повного засвоєння біологічно активних речо­вин, а й для взаємонейтралізуючої дії цих речовин з урахуванням добової потреби.