Аминокислоты

Органические кислоты, содержащие одну или более аминогруппу. Являются основными структурными единицами молекул белков, определяют их биологическую специфичность и пищевую ценность. Нарушение обмена аминокислот является причиной многих болезней. Белки человека состоят из 20 различных аминокислот. Аминокислоты подразделяются на заменимые - могут синтезироваться в организме из других аминокислот или органических соединений, и незаменимые - не могут синтезироваться в организме и для правильного белкового обмена и поддержания жизнедеятельности организма обязательно должны поступать с пищей в необходимом количестве. Для человека незаменимыми аминокислотами являются: триптофан, фенилаланин, лизин, треонин, валин, лейцин, метионин и изолейцин. Отдельные аминокислоты применяются как лекарственные средства.

Человек, как и любое живое существо, состоит из неорганических и органических соединений, к которым относят белки, состоящие из аминокислот, жиры и углеводы. Также, организм человека является сложной саморегулирующейся биологической системой, в основе функционирования которой лежат биохимические процессы, обеспечивающие в полной мере метаболические потребности. Аминокислоты входят в состав белков, которые принимают участие не только в формировании тканей, но и входят в состав ферментов, гормонов и нейротрансмиттеров – основных соединений, обеспечивающих регулирование большинства биологических процессов. К сожалению, организм не способен самостоятельно синтезировать все необходимые аминокислоты. В связи с этим, для нормальной работы структур организма требуется как своевременное поступление необходимых питательных веществ извне, так и их синтез из имеющихся субстратов.

Аминокислоты

Аминокислотами называют биологически важные органические вещества, содержащие как амино (-NH2), так и карбоксильную (-COOH) группы, соединенные атомом углерода. Однако, свойства аминокислот в большей степени определяются радикалом, которые могут широко варьироваться. В настоящее время известно около 500 соединений этого класса.

В 1806 году французские химики Луи-Николя Воклен и Пьер Жеан Робике впервые выделили аспарагин. Все 20 аминокислот, которые используются у живых организмов, были открыты к 1935 году, когда Вильям Камминг Рос, который также выделил из них незаменимые, установил минимальные дневные нормы для человека.

Аминокислоты у детей

Аминокислоты у детей

Организм ребенка интенсивно развивается, в связи с чем испытывает колоссальные потребности в питательных веществах, недостаток которых может привести к серьезным нарушениям. Так, за первый год жизни масса ребенка утраивается, происходит созревание иммунной, нервной и других систем организма. В связи с этим, наряду со снижением физической силы, функциональными расстройствами, могут наблюдаться тяжелые психические расстройства, восполнить которые не всегда является возможным при восполнении существующего дефицита. Примером может служить квашиоркор – болезнь, развивающаяся в результате недостаточности аминокислот в рационе, при которой наблюдается асцит и тяжелая дистрофия. В большинстве случаев эта болезнь развивается у детей из бедных районов Африки в результате регулярного питания пищей, содержащей мало белков.

Кормление грудью, в большинстве случаев, позволяет удовлетворять пластические и метаболические потребности организма в первые полгода жизни, однако позже необходимо введение прикорма – кроме материнского молока ребенок дополнительно получает легкоусвояемую, полную витаминов, пищу.

В составе пищевых белков содержится 20 аминокислот, однако среди них есть незаменимые, дефицит которых организм не способен восполнить самостоятельно, путем синтеза, в связи с чем требуется их поступление при питании. К незаменимым аминокислотам у детей относят:

  • Триптофан

В норме требуется 22 мг на 1 кг массы тела в сутки (при недостатке развиваются тяжелые атрофии мышц, замедляется рост);

  • Лизин

​В норме требуется 150 мг на 1 кг массы тела в сутки (необходим для нормального роста и работы кроветворной системы);

  • Метионин

В норме требуется 70 мг на 1 кг массы тела в сутки (необходим для обеспечения детоксикационной работы печени, работы нервной системы, принимает активное участие в обмене жиров и фосфолипидов);

  • Валин

В норме суточная потребность составляет 93 мг на 1 кг массы тела в сутки (при недостатке оказывает влияние на психику, снижая уровень серотонина);

  • Треонин

В норме достаточно 60 мг на 1 кг массы тела в сутки (при недостатке наблюдается замедление метаболических процессов, что сопровождается вялостью, слабостью, сонливостью);

  • Лейцин

В норме требуется 150 мг на 1 кг массы тела в сутки (при недостатке у грудничков ухудшается метаболизм углеводов, что сопровождается гипогликемией);

  • Изолейцин

В норме достаточно 90 мг на 1 кг массы тела в сутки (при недостатке возникает дисбаланс в работе щитовидной железы, затрудняется вывод аммиака из организма, что может стать причиной тяжелого отравления);

  • Фенилаланин

В норме требуется 90 мг на 1 кг массы тела в сутки (необходим для работы щитовидной железы и надпочечников у ребенка);

  • Гистидин

В норме требуется 32 мг на 1 кг массы тела в сутки (оказывает влияние на кроветворение);

  • Аргинин

В норме потребность составляет 10 мг на 1 кг массы тела в сутки (принимает участие в огромном количестве важных метаболических процессов).

Кроме того, даже при полноценном питании, в детском возрасте могут проявляться болезни, в основе которых лежит нарушение аминокислотного баланса. Наиболее частыми заболеваниями, при которых наблюдается изменение метаболизма аминокислот, являются:

  • Гипераминоацидурия

При этой патологии выделяется избыточное количество аминокислот с мочой, что может возникать как при патологии почек, так и нарушениях аминокислотного обмена.

Является наследственной энзимопатией, при которой нарушается обмен фенилаланина с накоплением продуктов его распада, оказывающих токсическое действие на мозг человека, что в большинстве случаев становится причиной олигофрении.

  • Алкаптонурия

Является наследственной энзимопатией, при которой отсутствует фермент, отвечающий за метаболизм тирозина и фенилаланина, что приводит к накоплению гомогентизиновой кислоты и проявляется окислением мочи в темно-коричневый цвет на воздухе. В более позднем возрасте развиваются артропатия и изменение окраски хрящей ушной раковины.

  • Альбинизм

Является наследственным заболеванием, в основе которого лежит нарушение обмена ароматических аминокислот, что приводит к недостаточному синтезу меланина, придающего коже и радужке темную окраску, основная цель которой – защита от избыточного солнечного излучения.

  • Болезнь Хэртнапа

Является очень редким наследственным заболеванием, при котором нарушен обмена триптофана, что приводит к мозжечковой атаксии и изменениям кожи.

  • Оксалоз

Является редким наследственным заболеванием, при котором ферментный блок вызывает избыточный синтез щавелевой кислоты, что приводит к образованию камней в почках, отложению кристаллов оксалата кальция в мозге, селезенке, лимфоидной ткани.

  • Цистиноз

Является наследственным заболеванием, при котором нарушен обмен цистина с последующим накоплением кристаллов в ретикулоэндотелиальной системе, что сопровождается увеличением селезенки, печени, эксикозом, гипертермией, фосфат-диабетом, рахитом и развитием тяжелой нефропатии.

  • Гомоцистинурия

Является наследственным заболеванием, при котором нарушается метаболизм метионина и гомоцистеина, что сопровождается такими поражениями, как олигофрения различной степени выраженности и эктопия хрусталиков.

Как правило, при своевременном выявлении заболевания, в ряде случаев возможна коррекция нарушений обмена как путем проведения заместительной терапии, так и соблюдения строгой диеты. Если же изменения в теле человека не выявить своевременно, то существует высокая вероятность развития тяжелых осложнений, вплоть до летального исхода.

Аминокислоты у взрослых

Аминокислоты у взрослых

Организм у взрослых в норме находится в состоянии равновесия между процессами анаболизма и катаболизма. Как правило, ежедневная потребность в аминокислотах у взрослых выражена меньше, по сравнению с детьми, однако даже у взрослых могут развиться тяжелые расстройства при неполноценном рационе.

У взрослых организм также нуждается в получении незаменимых аминокислот при питании. Таким образом, при недостатке:

  • валина – ухудшается метаболизм в мышцах и репарация поврежденных тканей;

  • лейцина – нарушается: репарация костей, кожи, мышц, снижение глюкозы в плазме крови, синтез соматотропного гормона;

  • изолейцина – ухудшается синтез гемоглобина и регулирование уровня глюкозы, снижается выносливость;

  • треонина – возникает дисбаланс в синтезе коллагена и эластина, белковом и жировом обмене, работе печени, а также нередко развиваются иммунодефицитные состояния;

  • метионина – происходит снижение эффективности метаболических процессов в печени, повышается риск прогрессирования атеросклероза, усугубляется токсикоз во время беременности;

  • триптофана – ухудшается сон, изменяется настроение, уменьшается аппетит, выброс гормона роста, повышается чувствительность к никотину;

  • лизина – нарушается синтез большого количества ферментов, гормонов, ухудшаются метаболические процессы в костной ткани, снижается эффективность всасывания кальция, снижается гуморальный иммунный ответ, нарушается репарация тканей, снижается мышечная сила и мышечная масса, возникают проблемы с эрекцией и либидо, повышается риск прогрессирования атеросклероза;

  • фенилаланина – происходит снижение ноцицептивной чувствительности, ухудшается память;

  • аргинина – ухудшается работа клеточного компонента иммунной системы, ухудшается детоксикационная функция печени, снижается потенция, повышается артериальное давление, повышается уровень холестерина в крови, возникает гиперкоагуляция, наблюдаются дисметаболические изменения в мышечной и соединительной тканях;

  • гистидина – изменяется интенсивность протекания большого количества биохимических реакций, роста и восстановления тканей, ухудшение функции суставов.

В современном мире люди нередко начинают увлекаться вегетарианством, что может стать причиной недостатка незаменимых аминокислот в рационе. Однако, при грамотном подборе продуктов, возможно получение всех необходимых для полноценной жизнедеятельности веществ.

Также, все более широкое распространение получает увлечение спортом. Как правило, после интенсивной тренировки происходит не только большой расход жиров и углеводов, но и существенно возрастает потребность в аминокислотах, что связано с анаболическими процессами в мышечной ткани.

Причиной развития недостатка аминокислот в организме при нормальном их содержании в рационе, может стать нарушение пищеварения, обусловленное как недостатком пищеварительных ферментов, так и нарушением всасывания в тонкой кишке. Возникновение таких состояний может быть результатом острого панкреатита, язвенного колита и обширных резекций тонкого кишечника.

Для компенсации имеющихся нарушений проводится лечение по поводу основного заболевания, проведение заместительной терапии и, в тяжелых случаях, парентеральное питание.

В настоящее время в развитых странах недостаток аминокислот в организме из-за их недостатка в продуктах питания практически не встречается. Исключением является голодание и вегетарианство, когда вероятность алиментарной недостаточности значительно возрастает. В связи с этим, при выявлении дефицита необходимых аминокислот, следует в первую очередь задуматься о других патологических процессах.

Аминокислоты у пожилых

Аминокислоты у пожилых

С возрастом организм человека претерпевает серьезные изменения, сопряженные со снижением функциональной активности многих систем, что существенно снижает компенсаторные возможности при взаимодействии с внешней средой. В основе этих изменений лежит перестройка обмена веществ, связанная с уменьшением активности некоторых ферментов, состоящих из аминокислот. В дальнейшем, это приводит к снижению эффективности биологического окисления, что нарушает потребление кислорода тканями, повышает уровень липидов и липопротеидов в плазме крови. Также, нередко отмечается изменение водно-солевого обмена в результате повышения клеточной проницаемости.

Также с возрастом происходит ухудшение эффективности работы пищеварительной системы, что проявляется снижением выделения пищеварительных ферментов в желудке, кишечнике, поджелудочной железе, нарушением процесса всасывания переваренных веществ – аминокислот, моно- и дисахаридов, молекул жира. Кроме того, снижается кислотность желудочного сока, нарушается отток желчи, изменяется моторика кишечника, что становится причиной запоров. Происходит падение активности органов эндокринной системы, что оказывает влияние на интенсивность обмена. Изменяется соотношение между анаболическими и катаболическими процессами, что сопровождается уменьшением массы мышечной и костной тканей.

В связи с этим, построение правильного пищевого рациона у пожилых людей является важной задачей. Так, согласно проведенным исследованиями, более ¾ пожилых людей питаются неправильно, что, как правило, серьезно сказывается на здоровье человека.

Роль аминокислот в организме

Аминокислоты в организме человека, в большинстве случаев, включаются в состав пептидов во время транскрипции и трансляции. Пептидами называют полимеры, состоящие из аминокислот, которые являются мономерами. В связи с этим аминокислоты можно считать структурным материалом, посредством которого осуществляется реализация генетической информации.

Аминокислоты в организме человека, как правило, в функциональном отношении тесно связаны с:

  • пептидами, обла