Аминокислоты: необходимые и незаменимые. Аминокислоты необходимые человеку Аспидные Глуби Листопада

Химические вещества, содержащие структурные компоненты молекулы карбоновой кислоты и амина, называются аминокислотами. Это общее название группы органических соединений, в составе которых присутствует углеводородная цепь, карбоксильная группа (-СООН) и аминогруппа (-NH2). Их предшественниками являются карбоновые кислоты, а молекулы, у которых водород у первого углеродного атома замещен аминогруппой, называются альфа-аминокислотами.

Всего 20 аминокислот имеют ценность для ферментативных реакций биосинтеза, протекающих в организме всех живых существ. Эти вещества называются стандартными аминокислотами. Существуют также нестандартные аминокислоты, которые включены в состав некоторых специальных белковых молекул. Они не встречаются повсеместно, хотя выполняют важную функцию в живой природе. Вероятно, радикалы этих кислот модифицируются уже после биосинтеза.

Общая информация и список веществ

Известны две большие группы аминокислот, которые были выделены по причине закономерностей их нахождения в природе. В частности, существуют 20 аминокислот стандартного типа и 26 нестандартных аминокислот. Первые находят в составе белков любого живого организма, тогда как вторые являются специфическими для отдельных живых организмов.

20 аминокислот стандартных делятся на 2 типа в зависимости от способности синтезироваться в человеческом организме. Это заменимые, которые в клетках человека способны образовываться из предшественников, и незаменимые, для синтеза которых не существует ферментных систем или субстрата. Заменимые аминокислоты могут не присутствовать в пище, так как их организм может синтезировать, восполняя их количество при необходимости. Незаменимые аминокислоты не могут быть получены организмом самостоятельно, а поэтому должны поступать с пищей.

Биохимиками определены названия аминокислот из группы незаменимых. Всего их известно 8:

• метионин;
• треонин;
• изолейцин;
• лейцин;
• фенилаланин;
• триптофан;
• валин;
• лизин;
• также часто сюда относят гистидин.

Это вещества с различным строением углеводородного радикала, но обязательно с наличием карбоксильной группы и аминогруппы у альфа-С-атома.

В группе заменимых аминокислот присутствует 11 веществ:

• аланин;
• глицин;
• аргинин;
• аспарагин;
• кислота аспарагиновая;
• цистеин;
• кислота глютаминовая;
• глютамин;
• пролин;
• серин;
• тирозин.

В основном их химическое строение проще, нежели у незаменимых, поэтому их синтез дается организму легче. Большинство незаменимых аминокислот невозможно получить только из-за отсутствия субстрата, то есть молекулы-предшественника путем реакции переаминирования.

Глицин, аланин, валин

В биосинтезе белковых молекул наиболее часто используется глицин, валин и аланин, (формула каждого вещества указана ниже на рисунке). Эти аминокислоты самые простые по химической структуре. Вещество глицин и вовсе является простейшим в классе аминокислот, то есть помимо альфа-углеродного атома соединение не имеет радикалов. Однако даже простейшая по структуре молекула играет важную роль в обеспечении жизнедеятельности. В частности, из глицина синтезируется порфириновое кольцо гемоглобина, пуриновые основания. Порфировое кольцо — это белковый участок гемоглобина, призванный удерживать атомы железа в составе целостного вещества.

Глицин участвует в обеспечении жизнедеятельности головного мозга, выступая тормозным медиатором ЦНС. Это означает, что он в большей степени участвует в работе коры головного мозга — его наиболее сложно организованной ткани. Что важнее, глицин является субстратом для синтеза пуриновых оснований, нужных для образования нуклеотидов, которые кодируют наследственную информацию. Вдобавок глицин служит источником для синтеза других 20 аминокислот, тогда как сам может быть образован из серина.

У аминокислоты аланин формула немногим сложнее, чем у глицина, так как она имеет метильный радикал, замененный на один атом водорода у альфа-углеродного атома вещества. При этом аланин также остается одной из самых часто вовлекаемых в процессы биосинтеза белков молекулой. Она входит в состав любого белка в живой природе.

Неспособный синтезироваться в организме человека валин — аминокислота с разветвленной углеводородной цепочкой, состоящей из трех углеродных атомов. Изопропиловый радикал придает молекуле больший вес, однако из-за этого невозможно найти субстрат для биосинтеза в клетках человеческих органов. Поэтому валин должен обязательно поступать с пищей. Он присутствует преимущественно в структурных белках мышц.

Результаты исследований подтверждают, что валин необходим для функционирования центральной нервной системы. В частности, за счет его способности восстанавливать миелиновую оболочку нервных волокон он может использоваться в качестве вспомогательного средства при лечении рассеянного склероза, наркоманий, депрессий. В большом количестве содержится в мясных продуктах, рисе, сушеном горохе.

Тирозин, гистидин, триптофан

В организме тирозин способен синтезироваться из фенилаланина, хотя в большом количестве поступает с молочной пищей, преимущественно с творогом и сырами. Входит в состав казеина - животного белка, в избытке содержащемся в творожных и сырных продуктах. Ключевое значение тирозина в том, что его молекула становится субстратом синтеза катехоламинов. Это адреналин, норадреналин, дофамин - медиаторы гуморальной системы регуляции функций организма. Тирозин способен быстро проникать и через гематоэнцефалический барьер, где быстро превращается в дофамин. Молекула тирозина участвует в меланиновом синтезе, обеспечивая пигментацию кожи, волос и радужки глаза.

Аминокислота гистидин входит в состав структурных и ферментных белков организма, является субстратом синтеза гистамина. Последний регулирует желудочную секрецию, участвует в иммунных реакциях, регулирует заживление повреждений. Гистидин является незаменимой аминокислотой, и организм восполняет ее запасы только из пищи.

Триптофан так же неспособен синтезироваться организмом из-за сложности своей углеводородной цепочки. Он входит в состав белков и является субстратом синтеза серотонина. Последний является медиатором нервной системы, призванным регулировать циклы бодрствования и сна. Триптофан и тирозин - эти названия аминокислот следует помнить нейрофизиологам, так как из них синтезируются главные медиаторы лимбической системы (серотонин и дофамин), обеспечивающие наличие эмоций. При этом не существует молекулярной формы, обеспечивающей накопление незаменимых аминокислот в тканях, из-за чего они должны присутствовать в пище ежедневно. Белковая еда в количестве 70 граммов в сутки полностью обеспечивает эти потребности организма.

Фенилаланин, лейцин и изолейцин

Фенилаланин примечателен тем, что из него синтезируется аминокислота тирозин при ее недостатке. Сам фенилаланин является структурным компонентом всех белков в живой природе. Это метаболический предшественник нейромедиатора фенилэтиламина, обеспечивающий ментальную концентрацию, подъем настроения и психостимуляцию. В РФ в концентрации свыше 15% оборот данного вещества запрещен. Эффект фенилэтиламина схожий с таковым у амфетамина, однако первый не отличается пагубным воздействием на организм и отличается лишь развитием психической зависимости.

Одно из главных веществ группы аминокислот — лейцин, из которого синтезируются пептидные цепи любого белка человека, включая ферменты. Соединение, применяемое в чистом виде, способно регулировать функции печени, ускорять регенерацию ее клеток, обеспечивать омоложение организма. Поэтому лейцин — аминокислота, которая выпускается в виде лекарственного препарата. Она отличается высокой эффективностью в ходе вспомогательного лечения цирроза печени, анемии, лейкоза. Лейцин — аминокислота, существенно облегчающая реабилитацию пациентов после химиотерапии.

Изолейцин, как и лейцин, не способен синтезироваться организмом самостоятельно и относится к группе незаменимых. Однако это вещество не является лекарственным средством, так как организм испытывает в нем небольшую потребность. В основном в биосинтезе участвует только один его стереоизомер (2S,3S)-2-амино-3-метилпентановая кислота.

Пролин, серин, цистеин

Вещество пролин — аминокислота с циклическим углеводородным радикалом. Ее основная ценность в наличии кетонной группы цепочки, из-за чего вещество активно используется в синтезе структурных белков. Восстановление кетона гетероцикла до гидроксильной группы с образованием гидроксипролина формирует множественные водородные связи между цепочками коллагена. В результате нити этого белка сплетаются между собой и обеспечивают прочную межмолекулярную структуру.

Пролин — аминокислота, обеспечивающая механическую прочность тканей человека и его скелета. Наиболее часто она находится в коллагене, входящем в состав костей, хряща и соединительной ткани. Как и пролин, цистеин является аминокислотой, из которой синтезируется структурный белок. Однако это не коллаген, а группа веществ альфа-кератинов. Они образуют роговой слой кожи, ногти, имеются в составе чешуек волос.

Вещество серин — аминокислота, существующая в виде оптических L и D-изомеров. Это заменимое вещество, синтезируемое из фосфоглицерата. Серин способен образовываться в ходе ферментативной реакции из глицина. Данное взаимодействие обратимое, а поэтому глицин может образовываться из серина. Основная ценность последнего в том, что из серина синтезируются ферментативные белки, точнее их активные центры. Широко серин присутствует в составе структурных белков.

Аргинин, метионин, треонин

Биохимиками определено, что избыточное потребление аргинина провоцирует развитие заболевания Альцгеймера. Однако помимо негативного значения у вещества присутствуют и жизненно-важные для размножения функции. В частности, за счет наличия гуанидиновой группы, пребывающей в клетке в катионной форме, соединение способно образовывать огромное количество водородных межмолекулярных связей. Благодаря этому аргинин в виде цвиттер-иона обретает способность связаться с фосфатными участками молекул ДНК. Результатом взаимодействия является образование множества нуклеопротеидов - упаковочной формы ДНК. Аргинин в ходе изменения рН ядерного матрикса клетки может отсоединяться от нуклеопротеида, обеспечивая раскручивание цепи ДНК и начало трансляции для биосинтеза белка.

Аминокислота метионин в своей структуре содержит атом серы, из-за чего чистое вещество в кристаллическом виде имеет неприятный тухлый запах из-за выделяемого сероводорода. В организме человека метионин выполняет регенераторную функцию, способствуя заживлению мембран печеночных клеток. Поэтому выпускается в виде аминокислотного препарата. Из метионина синтезируется и второй препарат, предназначенный для диагностики опухолей. Синтезируется он путем замещения одного углеродного атома на его изотоп С11. В таком виде он активно накапливается в опухолевых клетках, давая возможность определять размеры новообразований головного мозга.

В отличие от указанных выше аминокислот, треонин имеет меньшее значение: аминокислоты из него не синтезируются, а его содержание в тканях невелико. Основная ценность треонина — включение в состав белков. Специфических функций эта аминокислота не имеет.

Аспарагин, лизин, глутамин

Аспарагин — распространенная заменимая аминокислота, присутствующая в виде сладкого на вкус L-изомера и горького D-изомера. Из аспарагина образуются белки организма, а путем глюконеогенеза синтезируется оксалоацетат. Это вещество способно окисляться в цикле трикарбоновых кислот и давать энергию. Это означает, что помимо структурной функции аспарагин выполняет и энергетическую.

Неспособный синтезироваться в организме человека лизин — аминокислота с щелочными свойствами. Из нее в основном синтезируются иммунные белки, ферменты и гормоны. При этом лизин — аминокислота, самостоятельно проявляющая антивирусные средства против вируса герпеса. Однако вещество в качестве препарата не используется.

Аминокислота глутамин присутствует в крови в концентрациях, намного превышающих содержание прочих аминокислот. Она играет главную роль в биохимических механизмах азотистого обмена и выведения метаболитов, участвует в синтезе нуклеиновых кислот, ферментов, гормонов, способна укреплять иммунитет, хотя в качестве лекарственного препарата не используется. Но глутамин широко применяется среди спортсменов, так как помогает восстанавливаться после тренировок, удаляет метаболиты азота и бутирата из крови и мышц. Этот механизм ускорения восстановления спортсмена не считается искусственным и справедливо не признается допинговым. Более того, лабораторные способы уличения спортсменов в таком допинге отсутствуют. Глутамин также в значительном количестве присутствует в пище.

Аспарагиновая и глутаминовая кислота

Аспарагиновая и глутаминовая аминокислоты чрезвычайно ценные для организма человека из-за своих свойств, активирующих нейромедиаторов. Они ускоряют передачу информации между нейронами, обеспечивая поддержание работоспособности структур мозга, лежащих ниже коры. В таких структурах важна надежность и постоянство, ведь эти центры регулируют дыхание и кровообращение. Поэтому в крови присутствует огромное количество аспарагинивой и глутаминовой аминокислоты. Пространственная структурная формула аминокислот указана на рисунке ниже.

Аспарагиновая кислота участвует в синтезе мочевины, устраняя аммиак из головного мозга. Она является значимым веществом для поддержания высокой скорости размножения и обновления клеток крови. Разумеется, при лейкозе этот механизм вреден, а поэтому для достижения ремиссии используются препараты ферментов, разрушающих аспарагиновую аминокислоту.

Одну четвертую часть от числа всех аминокислот в организме составляет глутаминовая кислота. Это нейромедиатор постсинаптических рецепторов, необходимый для синаптической передачи импульса между отростками нейронов. Однако для глутаминовой кислоты характерен и экстрасинаптический путь передачи информации — объемная нейротансмиссия. Такой способ лежит в основе памяти и представляет собой нейрофизиологическую загадку, ведь пока не выяснено, какие рецепторы определяют количество глутамата вне клетки и вне синапсов. Однако предполагается, что именно количество вещества вне синапса имеет важность для объемной нейротрансмиссии.

Химическая структура

Все нестандартные и 20 стандартных аминокислот имеют общий план строения. Она включает циклическую или алифатическую углеводородную цепочку с наличием радикалов или без них, аминогруппу у альфа-углеродного атома и карбоксильную группу. Углеводородная цепочка может быть любой, чтобы вещество имело реакционную способность аминокислот, важно расположение основных радикалов.

Аминогруппа и карбоксильная группа должны быть присоединены к первому углеродному атому цепочки. Согласно принятой в биохимии номенклатуре, он называется альфа-атомом. Это важно для образования пептидной группы — важнейшей химической связи, благодаря которой существуют белок. С точки зрения биологической химии, жизнью называется способ существования белковых молекул. Главное значение аминокислот - это образование пептидной связи. Общая структурная формула аминокислот представлена в статье.

Физические свойства

Несмотря на схожую структуру углеводородной цепи, аминокислоты по физическим свойствам значительно отличаются от карбоновых кислот. При комнатной температуре они являются гидрофильными кристаллическими веществами, хорошо растворяются в воде. В органическом растворителе из-за диссоциации по карбоксильной группе и отщепления протона аминокислоты растворяются плохо, образуя смеси веществ, но не истинные растворы. Многие аминокислоты имеют сладкий вкус, тогда как карбоновые кислоты - кислые.

Указанные физические свойства обусловлены наличием двух функциональных химических групп, из-за которых вещество в воде ведет себя как растворенная соль. Под действием молекул воды от карбоксильной группы отщепляется протон, акцептором которого является аминогруппа. За счет смещения электронной плотности молекулы и отсутствия свободно двигающихся протонов рН (показатель кислотности) раствор остается достаточно стабильным при добавлении кислот или щелочей с высокими константами диссоциации. Это означает, что аминокислоты способны образовывать слабые буферные системы, поддерживая гомеостаз организма.

Важно, что модуль заряда диссоциированной молекулы аминокислоты равен нулю, так как протон, отщепленный от гидроксильной группы, принимается атомом азота. Однако на азоте в растворе формируется положительный заряд, а на карбоксильной группе - отрицательный. Способность диссоциировать напрямую зависит от кислотности, а поэтому для растворов аминокислот существует изоэлектрическая точка. Это рН (показатель кислотности), при котором наибольшее количество молекул имеют нулевой заряд. В таком состоянии они неподвижны в электрическом поле и не проводят ток.

Ни для кого не секрет, что человеку для поддержания жизнедеятельности на высоком уровне необходим белок - своеобразный строительный материал для тканей организма; в состав белков входят 20 аминокислот, названия которых вряд ли что-то скажут обычному офисному работнику. Каждый человек, особенно если говорить о женщинах, хоть раз слышал о коллагене и кератине - это протеины, которые отвечают за внешний вид ногтей, кожи и волос.

Аминокислоты - что это такое?

Аминокислоты (или же аминокарбоновые кислоты; АМК; пептиды) - органические соединения, на 16 % состоящие из аминов - органических производных аммония, - что отличает их от углеводов и липидов. Они участвуют в биосинтезе белка организмом: в пищеварительной системе под влиянием ферментов все белки, поступающие с едой, разрушаются до АМК. Всего в природе существует около 200 пептидов, но в построении организма человека участвуют всего 20 основных аминокислот, которые подразделяются на заменимые и незаменимые; иногда встречается и третий вид - полузаменимые (условно заменяемые).

Заменимые аминокислоты

Заменимыми называют те аминокислоты, которые как потребляются с продуктами питания, так и воспроизводятся непосредственно в теле человека из других веществ.

• Аланин - мономер биологических соединений и белков. Осуществляет один из главенствующих путей глюкогенеза, то есть в печени превращается в глюкозу, и наоборот. Высокоактивный участник метаболических процессов в организме.
• Аргинин - АМК, способная синтезироваться в организме взрослого, но не способная к синтезу в теле ребёнка. Содействует выработке гормонов роста и других. Единственный переносчик азотистых соединений в организме. Содействует увеличению мышечной массы и уменьшению жировой.
• Аспарагин - пептид, участвующий в азотном обмене. В ходе реакции с ферментом аспарагиназой отщепляет аммониак и превращается в аспарагиновую кислоту.
• Аспарагиновая кислота - принимает участие в создании иммуноглобулина, деактивирует аммиак. Необходим при сбоях в работе нервной и сердечно-сосудистой систем.
• Гистидин - используется для профилактики и лечения болезней ЖКТ; оказывает положительную динамику при борьбе со СПИДом. Уберегает организм от пагубного воздействия стресса.
• Глицин - нейромедиаторная аминокислота. Применяется в качестве мягкое успокоительное и антидепрессивное средство. Усиливает действие некоторых ноотропных препаратов.
• Глутамин - в большом объёме Активатор процессов восстановления тканей.
• Глутаминовая кислота - обладает нейромедиаторным действием, а также стимулирует метаболические процессы в ЦНС.
• Пролин - является одним из составляющих практически всех протеинов. Им особенно богаты эластин и коллаген, отвечающие за эластичность кожи.
• Серин - АМК, что содержится в нейронах головного мозга, а также способствует выделению большого количества энергии. Является производной глицина.
• Тирозин - составляющая тканей животных и растений. Может воспроизводиться из фенилаланина под действием фермента фенилаланингидроксилазы; обратного процесса не происходит.
• Цистеин - один из компонентов кератина, отвечающего за упругость и эластичность волос, ногтей, кожи. Ещё он является антиоксидантом. Может производиться из серина.

Аминокислоты, не способные к синтезу в организме, - незаменимые

Незаменимыми аминокислотами называют те, которые не способные генерироваться в организме человека и способны поступать только с продуктами питания.

• Валин - АМК, которая содержится практически во всех белках. Повышает координацию мышц и снижает чувствительность организма к температурным перепадам. Поддерживает гормон серотонин на высоком уровне.
• Изолейцин - естественный анаболик, который в процессе окисления насыщает энергией мышечную и мозговую ткани.
• Лейцин - аминокислота, улучшающая метаболизм. Является своеобразным «строителем» структуры белка.
• Эти три АМК входят в так называемый комплекс BCAA, особо востребованный среди спортсменов. Вещества этой группы выступают в качестве источника для увеличения объема мышечной массы, уменьшения жировой массы и поддержания хорошего самочувствия при особо интенсивных физических нагрузках.
• Лизин - пептид, ускоряющий регенерацию тканей, выработку гормонов, ферментов и антител. Отвечает за прочность сосудов, содержится в мышечном белке и коллагене.
• Метионин - пронимает участие в синтезе холина, недостаток которого может привести к усиленному накоплению жира в печени.
• Треонин - придает эластичность и силу сухожилиям. Очень положительно влияет на сердечную мышцу и зубную эмаль.
• Триптофан - поддерживает эмоциональное состояние, так как в организме преобразуется в серотонин. Незаменим при депрессиях и других психологических расстройствах.
• Фенилаланин - улучшает внешний вид кожи, нормализуя пигментацию. Поддерживает психологическое благополучие, улучшая настроение и привнося ясность в мышление.

Другие методы классификации пептидов

С научной стороны 20 незаменимых аминокислот подразделяют, основываясь на полярности их боковой цепи, то есть радикалов. Таким образом, выделяются четыре группы: (но не имеющие заряда), положительно заряженные и отрицательно заряженные.

Неполярными являются: валин, аланин, лейцин, изолейцин, метионин, глицин, триптофан, фенилаланин, пролин. В свою очередь, к полярным, имеющим отрицательный заряд относят аспарагиновую и глутаминовую кислоты. Полярными, имеющими положительный заряд, называют аргинин, гистидин, лизин. К аминокислотам, обладающим полярностью, но не имеющим заряда, относят непосредственно цистеин, глутамин, серин, тирозин, треонин, аспарагин.

20 аминокислот: формулы (таблица)

Основываясь на этом, можно отметить, что все 20 в таблице выше) имеют в своем составе углерод, водород, азот и кислород.

Аминокислоты: участие в жизнедеятельности клетки

Аминокарбоновые кислоты участвуют в биологическом синтезе белка. Биосинтез белка - процесс моделирования полипептидной («поли» - много) цепи из остатков аминокислот. Протекает процесс на рибосоме - органелле внутри клетки, отвечающей непосредственно за биосинтез.

Информация считывается с участка цепи ДНК по принципу комплементарности (А-Т, Ц-Г), при создании м-РНК (матричная РНК, или и-РНК - информационная РНК - тождественно равные понятия) азотистое основание тимин заменяется на урацил. Далее всё по тому же принципу создается переносящая молекулы аминокислот к месту синтеза. Т-РНК закодирована триплетами (кодонами) (пример: УАУ), и если знать, какими азотистыми основаниями представлен триплет, можно узнать, какую именно аминокислоту он переносит.

Группы продуктов питания с наибольшим содержанием АМК

В молочных продуктах и яйцах содержатся такие важные вещества, как валин, лейцин, изолейцин, аргинин, триптофан, метионин и фенилаланин. Рыба, белое мясо обладают высоким содержанием валина, лейцина, изолейцина, гистидина, метионина, лизина, фенилаланина, триптофана. Бобовые, зерновые и крупы богаты на валин, лейцин, изолейцин, триптофан, метионин, треонин, метионин. Орехи и различные семена насытят организм треонином, изолейцином, лизином, аргинином и гистидином.

Ниже приведено содержание аминокислот в некоторых продуктах.

Наибольшее количество триптофана и метионина можно обнаружить в твёрдом сыре, лизина - в мясе кролика, валина, лейцина, изолейцина, треонина и фенилаланина - в сое. При составлении рациона, основанного на поддержании АМК в норме, стоит обратить внимание на кальмаров и горох, а наиболее бедными в плане содержания пептидов можно назвать картофель и коровье молоко.

Нехватка аминокислот при вегетарианстве

То, что существуют такие аминокислоты, которые содержатся исключительно в продуктах животного происхождения, - миф. Более того, учёные выяснили, что белок растительного происхождения усваивается человеческим организмом лучше, чем животного. Однако при выборе вегетарианства как стиля жизни очень важно следить за рационом. Основная проблема такова, что в ста граммах мяса и в таком же количестве бобов содержится разное количество АМК в процентном соотношении. На первых порах необходимо вести учёт содержания аминокислот в потребляемой пище, затем уже это должно дойти до автоматизма.

Какое количество аминокислот нужно потреблять в день

В современном мире абсолютно во всех продуктах питания содержатся нужные для человека питательные вещества, поэтому не следует переживать: все 20 белковых аминокислот благополучно поступают с пищей, и этого количества хватает для человека, ведущего обычный образ жизни и хоть немного следящего за своим питанием.

Рацион спортсмена же необходимо насыщать белками, потому что без них просто невозможно построение мышечной массы. Физические упражнения ведут к колоссальному расходу запаса аминокислот, поэтому профессиональные бодибилдеры вынуждены принимать специальные добавки. При интенсивном построении мышечного рельефа количество белков может доходить до ста граммов белков в день, но такой рацион не подходит для ежедневного потребления. Любая добавка к пище подразумевает инструкцию с содержанием разных АМК в дозе, с которой перед применением препарата необходимо ознакомиться.

Влияние пептидов на качество жизни обычного человека

Потребность в белках присутствует не только у спортсменов. Например, белки эластин, кератин, коллаген влияют на внешний вид волос, кожи, ногтей, а также на гибкость и подвижность суставов. Ряд аминокислот влияет на в организме, сохраняя баланс жира на оптимальном уровне, предоставляют достаточное количество энергии для повседневной жизни. Ведь в процессе жизнедеятельности даже при самом пассивном образе жизни затрачивается энергия, хотя бы для осуществления дыхания. Вдобавок невозможна и когнитивная деятельность при нехватке определенных пептидов; поддержание психоэмоционального состояния осуществляется в том числе за счет АМК.

Аминокислоты и спорт

Диета профессиональных спортсменов предполагает идеально сбалансированные питание, которое помогает поддерживать мышцы в тонусе. Очень облегчают жизнь разработанные специально для тех спортсменов, которые работают на набор мышечной массы.

Как уже писалось ранее, аминокислоты - основной строительный материал белков, необходимых для роста мышц. Также они способны ускорять метаболизм и сжигать жир, что тоже важно для красивого мышечного рельефа. При усердных тренировках необходимо увеличивать потребление АМК ввиду того, что они увеличивают скорость наращивания мышц и уменьшают боли после тренировок.

20 аминокислот в составе белков могут потребляться как в составе аминокарбоновых комплексов, так и из пищи. Если выбирать сбалансированное питание, то нужно учитывать абсолютно все граммовки, что трудно реализовать при большой загруженности дня.

Что происходит с организмом человека при нехватке или переизбытке аминокислот

Основными симптомами нехватки аминокислот считаются: плохое самочувствие, отсутствие аппетита, ломкость ногтей, повышенная утомляемость. Даже при нехватке одной АМК возникает огромное количество неприятных побочных эффектов, которые значительно ухудшают самочувствие и продуктивность.

Перенасыщение аминокислотами может повлечь за собой нарушения в работе сердечно-сосудистой и нервной систем, что, в свою очередь, не менее опасно. В свой черед могут появиться симптомы, схожие с пищевым отравлением, что тоже не влечет за собой ничего приятного.

Во всем надо знать меру, поэтому соблюдение здорового образа жизни не должно приводить к переизбытку тех или иных «полезных» веществ в организме. Как писал классик, «лучшее - враг хорошего».

В статье мы рассмотрели формулы и названия всех 20 аминокислот, таблица содержания основных АМК в продуктах приведена выше.

Содержимое:

Биохимия соединяет в себе биологию и химию. Эта наука занимается изучением метаболических путей (химических превращений) в живых организмах на клеточном уровне. Помимо того, что биохимия изучает метаболические пути в растениях и микроорганизмах, она является экспериментальной наукой, для занятий которой необходимо соответствующее специальное оборудование. Эта обширная наука базируется на ряде основных понятий и идей, которые изучают в начале курса биохимии.

Шаги

Часть 1 Ознакомьтесь с основами

1. 1 Запомните структуру аминокислот. Аминокислоты являются строительными кирпичиками, из которых сложены все белки. При изучении биохимии необходимо запомнить структуру и свойства всех 20 аминокислот. Выучите их однобуквенные и трехбуквенные обозначения, чтобы вы могли легко распознавать их в дальнейшем.
   • Изучите пять групп аминокислот, по четыре кислоты в каждой группе.
   • Запомните важные свойства аминокислот, такие как заряд и полярность.
   • Вновь и вновь чертите структуру аминокислот до тех пор, пока она не отложится в вашей памяти.
2. 2 Ознакомьтесь со структурой белков. Белки состоят из цепочек аминокислот. Для знания основ биохимии необходимо распознавать различные уровни структуры белков и уметь изобразить наиболее важные из них (альфа-спирали и бета-листы). Существует четыре уровня структуры белков:
   • Первичная структура представляет собой линейное расположение аминокислот.
   • Вторичная структура соответствует участкам белка в виде альфа-спиралей и бета-листов.
   • Третичная структура - это трехмерное строение молекулы белка, которое обусловлено взаимодействием аминокислот. Это физиологическая форма белка. Третичная структура многих белков все еще неизвестна.
   • Четвертичная структура возникает в результате взаимодействия нескольких белков, которые образуют более крупную молекулу белка.
3. 3 Узнайте об уровне pH. Уровень pH раствора характеризует его кислотность. Он указывает на количество присутствующих в растворе ионов водорода и гидроксид-ионов. В кислых растворах содержится больше ионов водорода и сравнительно мало гидроксид-ионов. И наоборот, в щелочных растворах преобладают гидроксид-ионы.
   • Кислоты выполняют роль доноров ионов водорода (H +).
   • Щелочи являются акцепторами ионов водорода (H +).
4. 4 Научитесь определять pK a раствора. Константа диссоциации кислоты K a показывает, насколько легко кислота отдает ионы водорода в данном растворе. Эта константа определяется как K a = /. Для большинства растворов K a можно найти по таблицам в справочниках или интернете. Величина pK a определяется как отрицательный десятичный логарифм константы K a .
   • Сильные кислоты имеют очень низкие значения pK a .
5. 5 Научитесь находить pH по pK a с помощью уравнения Гендерсона-Гассельбаха. Это уравнение используют для приготовления буферных растворов в лабораторных условиях. Уравнение Гендерсона-Гассельбаха записывается в следующем виде: pH = pK a + lg [основание]/[кислота]. Величина pK a раствора равна уровню pH данного раствора в том случае, если концентрации кислоты и основания одинаковы.
   • Буферным называется такой раствор, уровень pH которого не меняется при добавлении умеренного количества кислоты или основания. Такие растворы важны для поддержания постоянного уровня pH.
6. 6 Узнайте об ионных и ковалентных химических связях. Ионная связь между атомами возникает в том случае, если один или несколько электронов переходят от одного атома к другому. В результате образуются положительный и отрицательный ионы, которые притягиваются друг к другу. При ковалентной связи атомы обмениваются электронными парами.
   • Важны и другие виды взаимодействия, такие как водородная связь, при которой возникает притяжение между атомами водорода и молекулами с высокой электроотрицательностью.
   • Тип связи между атомами определяет некоторые свойства молекул.
7. 7 Узнайте о ферментах. Ферменты представляют собой белки, которые играют важную роль в организме - они катализируют (ускоряют) биохимические реакции. Почти каждая биохимическая реакция в организме ускоряется с помощью определенного фермента, поэтому изучение каталитического действия ферментов является важнейшей задачей биохимии. Каталитические механизмы исследуются главным образом с точки зрения кинетики.
   • Ингибирование ферментов используется в фармакологии для лечения многих видов болезней.

Часть 2 Запомните метаболические пути

1. 1 Почитайте о метаболических путях и изучите соответствующие диаграммы. Существует множество важных метаболических путей, которые следует запомнить при изучении биохимии. В частности, к таким путям относятся: гликолиз, окислительное фосфорилирование, цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса), дыхательная цепь переноса электронов, фотосинтез.
   • Почитайте описание метаболических путей и изучите их изображения на диаграммах.
   • Не исключено, что на экзамене вас попросят нарисовать полную схему того или иного метаболического пути.
2. 2 Изучайте один путь за раз. Если вы попытаетесь одновременно выучить все метаболические пути, то запутаетесь и не сможете как следует запомнить ни один из них. Сосредоточьтесь на одном пути и посвятите ему несколько дней, прежде чем перейти к изучению следующего.
   • После того как вы запомните какой-либо путь, постарайтесь не забыть его. Почаще рисуйте этот путь, чтобы освежить память.
3. 3 Начертите основной путь. Начинайте с изучения основного метаболического пути. Некоторые пути представляют собой повторяющиеся циклы (цикл трикарбоновых кислот), другие имеют вид линейного процесса (гликолиз). Для начала запоминайте форму пути, где он начинается, какие вещества при этом распадаются и какие синтезируются.
   • В начале каждого цикла имеются исходные молекулы, такие как никотинамидадениндинуклеотид, аденозиндифосфат (АДФ) или глюкоза, и конечные продукты, например аденозинтрифосфат или гликоген. В первую очередь запомните исходные вещества и конечные продукты.
4. 4 Изучите коферменты и метаболиты. Теперь ознакомьтесь с данным путем более подробно. Метаболиты представляют собой промежуточные продукты, которые образуются в ходе процесса, они используются в последующих реакциях. Существуют также коферменты, которые делают реакцию возможной или ускоряют ее.
   • Не заучивайте материал автоматически, без понимания. Обращайте внимание на то, как одни вещества превращаются в другие, чтобы действительно понимать данный процесс, а не просто вызубрить его.
5. 5 Запишите необходимые ферменты. Конечный этап в изучении метаболического пути заключается в том, чтобы добавить к нему ферменты, необходимые для протекания реакций. Такое поэтапное запоминание пути облегчит вашу задачу. Вы завершите изучение метаболического пути после того, как запомните названия соответствующих ферментов.
   • После этого вы легко сможете записать все белки, метаболиты и молекулы, которые участвуют в данном метаболическом пути.
6. 6 Регулярно повторяйте изученные пути. Информацию подобного типа следует еженедельно освежать в памяти, иначе вы забудете ее. Каждый день повторяйте какой-то метаболический путь. К концу недели вы повторите все пути и сможете начать заново на следующей неделе.
   • Когда подойдет время контрольной работы или экзамена, вам не придется лихорадочно заучивать метаболические пути, поскольку вы уже будете их знать.

Часть 3 Организация учебы

1. 1 Читайте учебник. Чтение учебника необходимо при изучении любого предмета. Перед занятиями прочитайте соответствующий материал. Составьте краткий конспект того, что вы прочитали, - это позволит вам лучше подготовиться к занятиям.
   • Читайте вдумчиво. После каждого раздела делайте краткие пометки и записывайте наиболее важные моменты.
   • Попробуйте ответить на некоторые вопросы в конце раздела, чтобы проверить, как вы усвоили материал.
2. 2 Внимательно изучайте приведенные в учебнике рисунки. Эти рисунки содержат много важной информации и помогают лучше представить то, о чем рассказано в тексте. Часто намного легче понять что-либо, если взглянуть на рисунок, а не только прочитать текст.
   • Переносите важные рисунки в свой конспект, чтобы в дальнейшем вы могли вернуться к ним.
3. 3 Отмечайте свои записи разными цветами. В биохимии есть множество сложных процессов. Разработайте для своих записей систему цветов. Например, можно отмечать одним цветом сложный материал, а другой цвет использовать для простого и понятного вам материала.
   • Используйте подходящую вам систему. Не переписывайте бездумно конспект своего друга - так вы не добьетесь лучшего понимания материала.
   • Не переусердствуйте. Хотя слишком большое количество разных цветов и придаст вашему конспекту красочный вид, это не облегчит понимание материала.
4. 4 Задавайте вопросы. При чтении учебника записывайте возникающие у вас вопросы, а затем задавайте их в ходе лекции. Не бойтесь поднимать руку. Если вам что-нибудь не ясно, вполне возможно, что у других студентов также возникли вопросы по этому поводу.
   • Если вы не успели задать какие-то вопросы в ходе лекции, попробуйте поговорить с преподавателем после занятий.
5. 5 Сделайте карточки. В биохимии есть множество специальных терминов, с которыми вы могли не сталкиваться раньше. Выучите основные термины в начале курса, чтобы затем лучше понимать базирующиеся на них более сложные идеи и концепции.
   • Сделайте карточки с новыми терминами в бумажном или электронном виде. В последнем случае вы сможете записать их на свой мобильный телефон.
   • Когда у вас выдастся свободная минутка, доставайте карточки и просматривайте их.

Наверное, стоит начать с того, что организм человека примерно на четверть (или чуть меньше) состоит из протеинов, то есть, белков. Ребенку они необходимы для роста и развития. Можно сказать, что белки – это каркас, основа нашего тела.

При этом каждый белок выполняет свой, строго определенный объем работы: например, гемоглобин отвечает за обогащение организма малыша кислородом, миозин и актин - за развитие и сокращение мышц, инсулин влияет на обмен веществ, кератин является важной составляющей волос и ногтей, а без коллагена немыслимо образование костей, кожи и сухожилий. Благодаря белковой поддержке иммунная система ребенка противостоит инфекциям, а его психика легко справляется со стрессами.

Они бывают растительными и животными и поступают в организм во время приема пищи. Когда малыш кушает тот или иной продукт, содержащиеся в нем белки попадают в желудочно-кишечный тракт и расщепляются на аминокислоты. А затем из них формируются собственные белки человека – "строительный материал" для развития и постоянного обновления органов и тканей. Аминокислоты несут ответственность и за то, чтобы этот процесс был непрерывным: рост – стабильным, обновление клеток – бесперебойным, развитие мышления – постоянным.

К счастью, мамам не придется выискивать какие-то специальные или редкие продукты, чтобы обеспечить кроху столько необходимыми белками: они присутствуют в большинстве блюд, которыми традиционно кормят маленьких деток. Так, растительные белки малыш получает, в частности, из овощей, фруктов, круп и бобовых, а животные – из мяса, яиц, рыбы и молока. Для его здоровья важны и те, и другие.

Что бы такого скушать?

Известно, что полный набор незаменимых аминокислот присутствует в белках продуктов животного происхождения – яйцах и молоке, а также в белках сои. В то время как в растительной пище аминокислоты распределены несколько неравномерно, как бы "разбросаны" по разным продуктам: одни присутствуют в овощах, другие - в орехах, третьи – в водорослях, четвертые – в кунжуте.

Поэтому нельзя сказать, что подросший малыш, в рационе которого будут присутствовать перечисленные продукты животного происхождения, не сможет без вреда для здоровья перейти на вегетарианский рацион. Тем не менее, поскольку большинство родителей не обладают профессиональными знаниями в данной области, ответственным шагом станет обращение к педиатру, а в идеале - к врачу-диетологу. Только специалисту по силам рассчитать рацион крепыша, включив туда продукты растительного происхождения, способные удовлетворить потребность растущего организма в аминокислотах, в правильных пропорциях, с учетом возраста, состояния здоровья и развития ребенка.

Получив подобную профессиональную консультацию, в дальнейшем мама с папой смогут самостоятельно придерживаться рекомендаций специалиста и добавлять те или иные блюда . Это вполне реально сделать, обладая достаточным количеством информации о каждом требуемом продукте, тем более, что информации во всемирной сети – более чем достаточно. Например, известно, что количество содержащихся в белках орехов незаменимых аминокислот практически приближает их к эталону – так называемому "идеальному белку" куриного яйца. Однако стоит быть готовыми и к поиску нужных для полноценного рациона, но, в то же время, довольно редких для нашей полосы продуктов – например, миндального молока или спирулины.

Рассматривая идею о переводе ребенка на вегетарианский стол, родителям также, стоит принять во внимание информацию о том, что, несмотря на подтвержденную питательную ценность, растительные белки, за исключением соевых, все-таки усваиваются организмом всего на 60 процентов, в то время как животные - на все 90.

Как бы то ни было, основная часть богатых растительным белком продуктов появится в рационе малыша несколько позже (за исключением сои, входящей, в частности, в некоторые детские смеси, и овощей).

Совершенно незаменимые

Если же говорить о крохах до трех лет, то для удовлетворения потребности их организма в аминокислотах, ежедневное меню должно быть составлено таким образом, чтобы ребенок получал с пищей не менее 53 граммов белка, причем, большая часть - 37 граммов - обязательно должна быть животного происхождения, и только 16 граммов – растительного.

Аминокислоты настолько важны для роста и развития детей, что медики, вплоть до миллиграмма, рассчитали необходимый минимум, благодаря которому крепыши смогут вырасти большим и сильным. Оказалось, что наибольшую потребность ребенок до года испытывает в лизине - 150 мг на 1 килограмм массы тела, а наименьшую - в триптофане – 17 мг. Все это в достаточном количестве содержится, например, в мясных блюдах. По словам специалистов, желательно, чтобы у ребенка, которому по возрасту уже разрешено кушать мясо, оно присутствовало в ежедневном рационе.

Однако в наши дни, не имея собственного натурального хозяйства, довольно сложно удостовериться в том, что предназначенный для ребенка продукт – хорошего качества. Поэтому наилучшим и самым безопасным вариантом станут готовые мясные и мясоовощные пюре от ведущих мировых производителей детского питания.

Разрабатываются с учетом рекомендаций педиатров и диетологов, готовятся из натуральных продуктов без добавления соли, крахмала, генномодифицированных компонентов, искусственных ароматизаторов и усилителей вкуса. Безопасность таких продуктов гарантируется и репутацией компании-производителя, и постоянным контролем со стороны многочисленных проверяющих инстанций.

Благодаря своей консистенции и продуманному сочетанию компонентов такие блюда, как, например, "Телятинка по-деревенски" Heinz, легко усвоятся, обогатив рацион ребенка полноценными белками, необходимыми для успешного роста витаминами, микроэлементами и органическими кислотами. Широкий ассортимент предлагаемых производителями мясных пюре позволит сделать питание карапуза максимально разнообразным, периодически знакомить его с новыми интересными вкусами, давая попробовать то нежную индеечку, то крольчатинку, то курочку.

Таким образом, постепенно вводя мясные прикормы в рацион малыша, родители не только обеспечат его самым лучшим питанием, но и с раннего детства привьют крохе привычку к натуральным продуктам и, тем самым, обеспечат ему здоровое будущее.

Каждый учитель заботится о более полном усвоении курса. Лучше всего, конечно, этому помогают образный, эмоциональный рассказ и ясная логика повествования, положительный эмоциональный настрой учеников на уроке, хорошая мотивация к изучению предмета. Хорошо «работают» и опорные схемы. Но в курсе биологии учитель периодически сталкивается с материалом, рассчитанным исключительно на «зубрежу». Логики в таком материале почти нет, образно представить практически невозможно, а знать его необходимо.
В таких случаях я использую простые, самостоятельно разработанные мнемонические приемы, некоторые из которых хочу предложить вниманию коллег.

Типы цветков семейства Сложноцветные

Удобнее, по-моему, давать ученикам все типы цветков этого семейства, включая двугубый. Тогда проще показать происхождение ложноязычкового цветка и сразу указать на большое разнообразие сложноцветных, наличие в семействе древесных форм и т.д. Но названия цветков ребята запоминают плохо. А стоит название напомнить – и они без труда изображают схему цветка, пишут его формулу, рисуют диаграмму. Здесь может помочь такой простой стишок:

(Чтоб мне запомнились эти цветки,)*
Я д ам т ебе в енчика л епестки.

Слова второй строчки начинаются на те же буквы, что и названия типов цветка: я зычковый, д вугубый, т рубчатый, в оронковидный, л ожноязычковый.

Ранги таксонов у растений

Не помню ни одного ученика, даже среди отличников, который бы выучил названия таксонов у растений в правильной последовательности без мнемоники. Стишок в данном случае такой:

Ц ирк, о громный к упол п естрый
С ловно р адугу в ознес (ты).

То есть: ц арство, о тдел, к ласс, п орядок, с емейство, р од, в ид.

Названия 20 аминокислот

Этот материал важен для учеников, особо интересующихся биологией. Если расположить аминокислоты в соответствии с химическими свойствами радикалов, почти так, как это сделано в учебнике: «Биологическая химия для медицинских вузов» (Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф., 1990), то их названия запоминаются таким описанием осеннего пейзажа:

Ал ый вал ьс. Ле тит из л ога
Ме дь про щаний, тр ав ф инал.
Гл ина сер ая, тре вога,
Ц еремонность, ти шина.
Асп идные глу би ли стопада
(Падают в) ги гантские ар кады.

То есть: ал анин, вал ин, ле йцин, из ол ейцин, ме тионин, про лин, тр иптофан, ф енилаланин, гл ицин, сер ин, тре онин, ц истеин, ти розин, асп арагин и аспарагиновая кислота, глу тамин и глутаминовая кислота, ли зин, ги стидин, ар гинин.

В этом стишке есть еще указание на количество CH2-групп в лизине и аргинине. В лизине таких групп 4 – слогов в слове «листопада» тоже 4. В аргинине 3 СН2-группы – как и слогов в слове «аркады».

Черепно-мозговые нервы

Знание их может пригодиться и не биологу. В аннотациях к лекарствам мне приходилось видеть лишь номер той или иной пары нервов. «Перевести» такой номер в название сложно, а при выборе лекарства подобная информация важна. Мнемонический прием в данном случае следующий:

О хранять з доровье г раждан,
(Их) б олезненное т ело,
О блегчать л юдскую с тражду –
Я вно б лагостное д ело.

То есть, начиная с первой пары нервов: о бонятельный (I), з рительный (II), г лазодвигательный (III), б локовый (IV), т ройничный (V), о тводящий (VI), л ицевой (VII), с луховой, или стриопаллидарный (VIII), я зыкоглоточный (IX), б луждающий (X), д обавочный (XI). Остается запомнить только подъязычный – XII пара нервов.

Комплементарность азотистых оснований

Мнемонические приемы могут быть и более простыми, но при этом оставаться эффективными. Так, в начале курса молекулярной биологии ученики путаются в комплементарности азотистых оснований. Я предлагаю им простые и заведомо нелепые словосочетания (чем нелепее, тем лучше запоминается). Например: г лупый ц ыпленок – пара Г–Ц или т ревожный а ллигатор – пара А–Т.

Разумеется, мнемонические приемы такого рода не являются панацеей. Некоторым детям (по наблюдениям, 20–30%) трудно запомнить даже такие короткие стишки. Поэтому использование мнемоники должно быть добровольным. Иначе будет только отторжение или курьезы (вместо: «Цирк, огромный купол пестрый...» – я получал: «Цирк сгорел, а клоуны остались»).

Иногда у учеников вызывает отторжение не сам метод, а конкретный прием. Действительно, предложенные выше стихотворения лишены художественности. Можно предложить придумать более совершенное произведение самим ученикам. Обычно это у них не получается, но повторяя попытки, ребята в конце концов запоминают и сам материал.

Вероятно, такими приемами пользуются многие учителя. Хотелось бы познакомиться с их разработками на страницах «Биологии».