Что такое протеин и для чего он нужен

В спортивных магазинах порошок с крупной надписью «Protein» подается как билет в элитный анклав бодибилдеров и обладателей идеальных тел. В медицине же термин «белок» давно фигурирует как фундаментальная часть крови, ферментов и гормонов. Оба понятия — названия одного и того же макронутриента, сложнейшего класса молекул, без которого немыслимо само существование жизни в известной нам форме. Разница лишь в том, что фитнес-индустрия заимствовала английский вариант, тогда как в физиологии прижился более академический термин.

Давайте разберемся подробнее, что такое протеин, для чего и почему он так критически нужен каждому из нас, независимо от физической активности и образа жизни. Поверьте, недоразумений вокруг этого слова не меньше, чем вокруг понятия «калория». Все его используют, но почти никто не понимает, что имеет в виду.

Что такое протеин в переводе с языка биохимии на человеческий

Белки, они же протеины или полипептиды, — это высокомолекулярные биополимеры, построенные из альфа‑аминокислот (АМК), объединенных между собой пептидной связью. Для большей ясности представьте себе ожерелье, где каждая жемчужина — аминокислота. В природе наблюдается свыше 500 различных типов таких «бусинок», но только 21 задействована в генетическом коде. Однако именно их уникальное сочетание и последовательность определяют, каким будет итоговое «ожерелье» — конкретный протеин.

Подобно тому, как 33 буквы русского алфавита позволяют создать миллионы разнообразных слов и тысячи литературных произведений, комбинации 20 аминокислот формируют десятки тысяч различных белков, каждый со своей уникальной структурой и функцией. При этом некоторые аминокислоты наш организм способен вырабатывать самостоятельно из других веществ. Их называют заменимыми. Но существует группа молекул, которые человеческое тело производить не может или синтезирует в недостаточном количестве. Эти 8 (иногда выделяют 9 либо 10, в зависимости от возраста и состояния метаболического профиля) АМК получили название незаменимых. Усвоить их мы можем только извне, т. е. с пищей. Вот почему сбалансированное питание, включающее достаточное количество разнообразных протеинсодержащих продуктов, является жизненно необходимым условием для поддержания здоровья.

Почему белки такие разные

С химической точки зрения протеин состоит преимущественно из четырех элементов — углерода, водорода, азота и кислорода, хотя в состав некоторых видов включаются сера и фосфор. Уникальность белковых молекул определяется не только набором упомянутых аминокислот, но и пространственной конфигурацией «ожерелья». Их первичная линейная последовательность буквально сворачивается сама в себя под действием водородных связей, электростатических притяжений и гидрофобных взаимодействий, формируя сложную мозаичную структуру, важную для правильной работы каждой клетки.

Плюс, после того как протеиновая цепочка собрана, к некоторым звеньям могут «пришиваться» дополнительные химические группы. Эти изменения называют посттрансляционными модификациями. Они происходят либо сразу после синтеза, либо уже в процессе работы белка, уточняя и расширяя его задачи.

Протеин — для чего он нужен

В человеческом организме зарегистрировано свыше ста тысяч различных вариаций белка с многочисленными свойствами. Между тем протеины выполняют гораздо больше задач, чем другие биомакромолекулы — углеводы или ДНК. Вот лишь несколько примеров:

• Иммунная защита. Иммуноглобулины (Ig) — белки плазмы крови, которые вырабатываются В-лимфоцитами в ответ на появление антигенов (вирусов, бактерий, токсинов и т. д.), являются фундаментальными элементами гуморального защитного ответа.
• Транспорт. Гемоглобин (железосодержащий протеин, расположенный в эритроцитах) переносит кислород и углекислый газ, а альбумины (группа водорастворимых белков) доставляют жиры и гормоны к нужным органам.
• Запас питательных веществ. Казеин, или т.н. фосфопротеин в грудном молоке, служит «складом» аминокислот для растущего организма, а ферритин обеспечивает резерв железа для синтеза гемоглобина и других ферментов.
• Катализ химических реакций. Ферменты ускоряют биохимические процессы. Допустим, пищеварительные протеазы расщепляют пищу, ДНК‑ и РНК‑полимеразы копируют генетическую информацию. Да и вообще, ферменты = белки (почти всегда).
• Строительный материал. Кератин формирует волосы и ногти, коллаген укрепляет связки и кожу, тубулин «собирает» микротрубочки цитоскелета.
• Сигнальная передача. Скажем, тот же родопсин (мембранный белок) в сетчатке глаза переводит световой стимул в электрический импульс, позволяя нам видеть.
• Запасной источник энергии. При дефиците углеводов организм «сжигает» собственные белки, высвобождая энергию.

Если обобщить, для чего нужен протеин, можно сказать, что это универсальный устроитель организма. Он запускает обновление тканей, опосредует все внутренние реакции, организует молекулярные перевозки, держит оборону на иммунных рубежах и раздает регуляторные приказы. Стоит вычеркнуть его из схемы — рост замрет, химические процессы смолкнут, транспорт встанет, иммунитет опустит щиты, а гормоны и рецепторы оборвут связи.

Химическая природа и многообразие белковых молекул

Любой протеин имеет первичную, вторичную, третичную и иногда четвертичную структуру. Эти уровни — своего рода «архитектурные этажи» со своим наполнением:

1. Первичная структура — последовательность аминокислот, соединенных пептидными связями. Определяет, как белок будет сворачиваться и функционировать.
2. Вторичная — локальные фрагменты полипептидной цепи, свернутые в α-спирали или β-слои. Стабилизируется водородными связями между участками цепи.
3. Третичная — пространственная укладка всей цепи: спирали и листы сворачиваются в компактную глобулу или вытянутую фибриллу. Форму удерживают дисульфидные, ионные и гидрофобные взаимодействия.
4. Четвертичная — объединение нескольких полипептидных цепей (субъединиц) в единый мультибелковый комплекс.

Пластичность этой архитектуры позволяет протеинам «включаться» и «выключаться», взаимодействовать с витаминами, минералами и даже изменять форму в ответ на перемены кислотности среды. Благодаря подобной гибкости ферменты ускоряют химические реакции в миллионы раз, а антитела точно подстраиваются под поверхность вирусов. С другой стороны, нарушение структуры белков приводит к заболеваниям. Одна ошибка в сворачивании гемоглобина вызывает серповидно‑клеточную анемию, а «складки» неправильно уложенного β‑амилоида связаны с болезнью Альцгеймера.

Теперь, надеемся, окончательно ясно, для чего нужен протеин. Здоровье кожи и волос, работа иммунной системы, передачa нервных импульсов и рост мышечной ткани опираются на бесконечно разнообразные, но одинаково незаменимые белковые молекулы.

Норма потребления

Рекомендуемое диетологами потребление количества белка варьируется. Среднестатистическому взрослому 0,8 г протеина на каждый килограмм массы тела достаточно для базовых нужд. А вот турист в горах, марафонец, бодибилдер или женщина после операции нуждаются в большем. Однако верхняя граница для здорового человека с высокой двигательной нагрузкой не превышает 2,2 г/кг.

Перед тем как увеличивать порции, важно учитывать возраст, уровень активности, цель (похудение или набор массы) и состояние здоровья. Диабет, хронические болезни почек, подагра могут требовать дополнительной консультации врача.

Сигналы, что белка не хватает:

• замедленное восстановление после тренировок;
• сухость кожи и ломкость волос;
• частые простуды;
• потеря силы и выносливости.

Заметьте, избыток протеина трансформируется в энергию или откладывается в жировые депо, если суммарная калорийность рациона уже превышена.

Итоговая выжимка

Рассуждая с позиции медицины, для чего протеин, не возникает сомнений, что это незаменимый источник дневной нормы аминокислот, без которых организм не сможет синтезировать белки, которые нужны для роста тканей, работы ферментов, иммунной защиты и еще десятка процессов, о которых мы не догадываемся. Он полезен атлетам «на массе», людям с повышенной физической нагрузкой, восстанавливающимся после болезней, пожилым, вегетарианцам и тем, кто следит за составом тела.

Главное — не переоценивать добавку, рассматривая ее как часть, а не замену разнообразного питания. Чередуйте источники, отслеживайте собственные ощущения и вовремя консультируйтесь со специалистами при наличии хронических заболеваний. Тогда белок станет союзником здоровья, а не краткосрочным трендом.