Наиболее важными соединениями каждого организма являются белки. Они обязательно обнаруживаются во всех клетках организма, в большинстве из них на долю белка приходится более половины сухого остатка. Все основные проявления жизни связаны с белками.

Белки -высокомолекулярные азотсодержащие органические соединения, состоящие из остатков аминокислот. В составе некоторых белков наряду с аминокислотами обнаруживают и другие соединения.

Для живых организмов характерно большое разнообразие белков, которые составляют основу структуры организма и обеспечивают множество его функций.

Несмотря на сложность строения и многообразие, все белки построены из сравнительно простых структурных элементов - аминокислот Белки представляют собой полимерные молекулы в состав которых входит 20 различных аминокислот. Изменение числа аминокислотных остатков и последовательности их расположения в молекуле белка обеспечивает возможность образования громадного количества белков, отличающихся своими физико-химическими свойствами, структурной или функциональной ролью в организме.

Классификация аминокислот

Большинство аминокислот, участвующих в обмене веществ входящих в состав белков, могут поступать с пищей или синтезироваться в организме в процессе обмена (из других аминокислот поступающих в избытке). Они получили названиезаменимыхаминокислот. Некоторые аминокислоты не могут синтезироваться в организме и должны поступать с пищей. Они получили названиенезаменимых.

Некоторые аминокислоты обнаружены в тканях организма, однако они не используются для построения белковых молекул(орнитин, цитруллин).Есть также аминокислоты{оксипролиницистеин), которые образуются из других(пролин, цистин)после включения в состав белков.

Аминокислоты с разветвленной цепью

К аминокислотам с разветвленной цепью относятся 3 (три) аминокислоты:валин, лейциниизолейцин.Свое название аминокислоты с разветвленной цепью получили из-за структурных особенностей строения молекулы, что придает им ряд уникальных свойств. Помимо вхождения в структуру мышечной ткани (42% от общего количества незаменимых аминокислот) аминокислоты с разветвленной цепью играют первостепенную роль в обмене белков и снабжении мышц энергией. Основным источником энергии при интенсивных нагрузках служит гликоген печени и мышц, запасы которого быстро истощаются, и организм переходит к сжиганию свободных аминокислот - в первую очередь именно аминокислот с разветвленной цепью. В этом случае тренировка носит катаболический характер, то есть приводит не к росту, а к уменьшению мышц. Аминокислоты с разветвленной цепью активизируют обмен инсулина и стимулируют поступление других аминокислот в мышцы для последующего синтеза белка. Активизация обмена инсулина приводит к улучшению работы пищеварительных ферментов и метаболитовцикла Кребса(основного цикла обмена энергии в организме), способствующих восстановлению энергетического потенциала мышечных клеток. В мышцах аминокислоты с разветвленной цепью перерабатывают продукты обмена (молочную кислоту и др.) в аминокислоту аланин,которая участвует в образовании мышечного гликогена.

Биологические функции белков

С белками связано все многообразие функций организма, однако, наиболее важными из них являются:

каталитическая

транспортная

защитная

сократительная

структурная

гормональная

питательная.

Каталитическая функциябелков осуществляется с помощью специфических белков-катализаторов - ферментов. При их участии увеличивается скорость различных реакций обмена веществ и энергии в организме.

Транспортная функциябелков заключается в том, что при их участии происходит связывание и доставка (транспорт) различных веществ от одного органа к другому. Так, белок эритроцитов крови гемоглобин соединяется в легких с кислородом, превращаясь в оксигемоглобин. Достигая с током крови органов и тканей, оксигемоглобин расщепляется и отдает кислород, необходимый для обеспечения окислительных процессов в тканях. Другие белки крови связывают триглицериды, жирные кислоты, холестерин, кальций, некоторые гормоны, витамины и другие вещества и транспортируют их к месту использования или действия.

Защитную функциювыполняют специфические белки (антитела), образующиеся в организме. Они обеспечивают связывание и обезвреживание веществ, поступающих в организм или появляющихся в результате жизнедеятельности бактерий и вирусов. Защитную функцию выполняет белок плазмы крови фибриноген, участвуя в свертывании крови и тем самым уменьшая кровопотери.

Сократительную функциювыполняют белки, в результате взаимодействиях которых происходит передвижение в пространстве, сокращение и расслабление сердца, движение других внутренних органов.

Структурная функциябелков заключается в том, что они составляют основу строения клетки; некоторые из них (коллаген соединительной ткани, кератин волос, ногтей и кожи, эластин сосудистой стенки и др.) выполняют почти исключительно структурную функцию. В комплексе с липидами (преимущественно фосфолипидами) белки участвуют в построении мембран клеток и внутриклеточных образований.

Гормональную функциювыполняют белки-регуляторы обмена веществ. Они относятся к гормонам, которые образуются в железах внутренней секреции, некоторых органах и тканях организма.

Питательная функцияосуществляется белками, которые являются резервными, или питательными. Белки яйца обеспечивают рост и развитие плода, белки молока служат источником питания для новорожденного.

Перечисленные функции белков являются наиболее важными и специфичными, но ими не ограничивается значение белков для жизнедеятельности организма.

2.Углеводы

В зависимости от строения углеводами делятся на моносахари-ды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды (простые углеводы)

Наиболее простые представители углеводов, не расщепляются при гидролизе. Для человека наиболее важны глюкоза, фруктоза и галактоза.

Олигосахариды.

Более сложные соединения, построенные из нескольких остатков моносахаридов. Они делятся на дисахариды, трисахариды и т д. Наиболее важны для человека дисахариды - сахароза, мальтоза и лактоза.

Полисахариды.

Высокомолекулярные соединения-полимеры, образованные из большого числа остатков моносахаридов. Полисахариды делятся на перевариваемые и неперевариваемые. В первую подгруппу входят крахмал и гликоген, во вторую - разнообразные соединения, из которых наиболее важны для человека целлюлоза (клетчатка), гемицеллюлоза и пектиновые вещества.

Олиго - и полисахариды объединяются термином сложные углеводы. При переваривании сложные углеводы расщепляются до простых углеводов, в основном глюкозы и фруктозы. Моно- и дисахариды обладают сладким вкусом, поэтому их называют также сахарами. Полисахариды сладким вкусом не обладают. Сладость сахаров различна. Если сладость сахарозы (обычного сахара) принять за 100%, то сладость других сахаров составит: фруктозы - 173%, глюкозы - 81%, мальтозы и галактозы - 32% и лактозы - 16%.

Глюкоза.

Всасывается в желудочно-кишечном тракте и поступает в кровь, а затем в клетки различных органов и тканей, где она вовлекается в энергетический обмен. При этом образуется значительное количество АТФ (аденозин трифосфата)-высокоэнергетического вещества, которое используется организмом для реализации различных физиологических функций, в том числе при сокращении мышц. Глюкоза - наиболее легко утилизируемый источник энергии для человека. Роль глюкозы особенно велика для нормального функционирования центральной нервной системы. Глюкоза играет исключительно важную роль в выработке инсулина - основного анаболического и антикатаболического гормона организма человека. Как и гормон роста (соматотропин), инсулин увеличивает скорость проникновения аминокислот в клетки мышц, что приводит к положительному азотистому балансу и росту мышц. Глюкоза служит непосредственным предшественником гликогена (в основном мышечного) - запасного углевода организма. В то же время она легко превращается в триглицериды , причем этот процесс особенно усиливается при избыточном поступлении глюкозы с пищей.

Фруктоза.

Как и глюкоза служит быстро утилизируемым источником энергии. Часть фруктозы в печени превращается в глюкозу, которая затем используется для восстановления запасов гликогена в печени. Метаболизм оставшейся части фруктозы отличается от такового глюкозы. Ферменты, участвующие в превращениях фруктозы, не требуют для проявления своей активности инсулина. Этим обстоятельством, а также значительно более медленным всасыванием фруктозы (по сравнению с глюкозой), объясняется лучшая переносимость фруктозы больными сахарным диабетом. Фруктоза усиливает биологическую активность лейцина (аминокислоты с разветвленной цепью), а также нескольких других аминокислот, необходимых для синтеза белка мышц. Кроме того, фруктоза увеличивает всасываемость глюкозы и других питательных веществ.

Пищевые добавки, содержащие фруктозу:

Сахароза (обычный сахар).Расщепляется до глюкозы и фруктозы. Как и глюкоза, сахароза легко превращается в триглицериды (жирные кислоты), что способствует образованию значительных жировых отложений. Сахароза в пищевых добавках НЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ.

Мальтоза (солодовый сахар).При помощи специального фермента мальтоза расщепляется в желудочно-кишечном тракте до двух остатков глюкозы.

Лактоза (молочный сахар).Является основным углеводом молока и молочных продуктов. Расщепляется в желудочно-кишечном тракте под влиянием фермента лактазы. Недостаточность этого фермента, по-видимому, лежит в основе непереносимости молока.

Мальтодекстрин.Представляет собой промежуточный продукт расщепления крахмала. Состоит из смеси мальтозы и декстринов (полимеров глюкозы, со средней длиной цепи). Имеет сравнительно небольшую скорость расщепления, обеспечивая тем самым длительное и равномерное поступление глюкозы.

Пищевые добавки, содержащие мальтодекстрин:

Таблица 5. Влияние различных углеводов на синтез структурных компонентов организма.

В пищевых добавках наиболее эффективным является применение так называемыхкомплексныхуглеводов, то есть сочетание полимеров глюкозы (в основном мальтодекстрина), глюкозы инебольшогоколичества фруктозы. Такое соотношение обеспечивает поступление легко- и медленно усвояемых углеводы в кишечник и равномерное всасывание углеводов. Потребление значительных количеств простых углеводов (особенно глюкозы) вызывает гипергликемию (скачкообразное повышение уровня сахара в крови), которая ведет к раздражению инсулярного аппарата поджелудочной железы и резкому выбросу гормона в кровь. А систематическое поступление в организм избыточного количества легкоусвояемых углеводов может вызвать истощение инсулярного аппарата и развитие сахарного диабета. Кроме того, поступающие значительные количества простых углеводов не могут полностью оставаться в виде гликогена, и их избыток превращается в триглицериды, способствуя усиленному развитию жировой ткани. Повышенное содержание в крови инсулина способствует ускорению этого процесса, посколькув этом случае инсулин оказывает мощное стимулирующее действие на синтез жиров.

Углеводы, поступающие с пищей, превращаются в гликоген, который откладывается в тканях и образует склад углеводов, из которого при необходимости организм "черпает" глюкозу, используемую для обеспечения энергией различных физиологических функций. В связи с этим гликоген играет важную роль в регуляции уровня сахара в крови. Основными органами, в которых откладываются значительные количества гликогена, являются печень и скелетные мышцы. Общее количество гликогена и организме невелико и составляет около 500г,из которых 1/3 локализована в печени, а остальные 2/3 - в скелетных мышцах. Если углеводы с пищей не поступают, то запасы гликогена оказываются полностью исчерпанными через12-18 часов.Более того, исследования показывают, что мышечный гликоген может быть полностью исчерпан уже через 15-30 минут интенсивной тренировки с отягощениями.

Для полного восстановления после интенсивной тренировки необходимо восполнить запасы гликогена в печени и мышцах. Ресинтез гликогена довольно медленный процесс (всего 5% в час), который занимает около 20 часов и требует большого количества углеводов. Исключением являются первые 2 часа тренировки (так называемое белково-углеводное окно), во время которых скорость восстановления увеличивается до 7-8%.

Правила приема углеводов.

1. Ешьте продукты с высоким содержанием углеводов небольшими порциями в течении дня. Научные исследования показывают, что высоко-углеводная диета увеличивает запасы гликогена в печени и мышцах на 45%, по сравнению с обычной диетой.

2. Принимайте белково-углеводные смеси, содержащие комплексные углеводы за 1-2 часа до тренировки. Это позволит увеличить запасы гликогена и аминокислот перед тренировкой.

3. Принимайте энергетические продукты (с содержанием углеводов 5-10%) во время тренировки, в расчете 0,5-1 литр в на 1 час тренировки. Это позволит увеличить работоспособность на тренировке на 30-35% и значительно уменьшить катаболизм мышц - расщепление белка и использование его на энергетические нужды.

4. Принимайте белково-углеводные смеси, содержащие комплексные углеводы, сразу же после тренировки. Это позволит максимально восполнить запасы гликогена, истощенные за время тренировки, и ускорить восстановление мышц.

Таблица6. Дневная потребность в углеводах (в граммах), в зависимости от веса тела и продолжительности тренировок.