Какво е полезно да знаем за белтъците (протеините)

Протеините играят важна роля в провеждането на нервните импулси и спомагат за поддържане на кръвното налягане, нивото на кръвната захар и обмяната на веществата. Също така могат да доставят енергия – 4 kcal/g (за сравнение въглехидратите също доставят 4 kcal, а мазнините – 9 kcal/g). Протеините не трябва обаче да се използват като източници на енергия, защото тогава няма да са в наличност за изпълнение на по-важните си функции. Затова те не се възприемат като енергийни доставчици. При недостатъчен прием на белтъци производителността и издръжливостта намаляват много преди да настъпят здравословни проблеми.

Ако зареждате организма си с повече белтъци, отколкото е необходимо, те няма да се отделят от него, а ще се преобразуват и натрупат главно като телесна мазнина!

В сравнение с въглехидратите и мазнините, белтъците заемат особено положение като хранителни вещества. Човешкият организъм може да ги преобразува в мазнини и въглехидрати, но те не могат да се превръщат в белтъци, защото в тях липсва необходимия за белтъчната синтеза азот. Това означава, че:

Белтъците са най-важните структурни елементи на клетките и не могат да се заменят с никакви други вещества.

Растежът на тялото и замяната на отмрелите клетки предполагат постоянна синтеза (образуване) на телесни белтъци. Ензимите и хормоните също имат белтъчна природа. При непрекъснатите процеси на преобразуване и разграждане тялото ни ежедневно губи белтъци, които трябва да се заменят с нови. Затова:

Без белтъци няма живот!

Химически състав на протеините

Протеините са най-сложните вещества, познати на науката. Те изграждат големи молекули, които се състоят от същите елементи като въглехидратите и мазнините, т.е. въглероден диоксид, водород, кислород и споменатия вече азот.

Различават се растителни и животински белтъци:

Аминокиселини

На практика всички функции на тялото – от изграждането на мускулна тъкан до извършването на най-малките движения – се контролират от ензими. Ензимите обаче са протеини, а всички протеини се състоят от аминокиселини. Поради тази причина обмяната на белтъци е от основна важност за човека и от решаващо значение за бодибилдера и в частност за (силовия) спортист. Изследвания, проведени през 1979 г. от отдела по приложна биология към Масачузетския технологичен институт показват, че съществува тясна зависимост между протеиновия баланс и растежа на мускулите в тялото и приемането на аминокиселини. В опити с животни е установено, че използването на незаменими аминокиселини за синтеза на протеин и оттам за изграждане на мускулна маса зависи от приема на такива аминокиселини. Аминокиселините са по-малки молекули, познати като градивни елементи на белтъците. От 22-те аминокиселини, изграждащи белтъците, някои са в недостатъчно количество, а други в излишък в храната.

Различават се 10 вида есенциални (жизненоважни, незаменими) и 12 вида неесенциални аминокиселини. Заменимите аминокиселини могат да се синтезират сами от организма, но незаменимите трябва да се набавят редовно и в достатъчни количества с храната. Тъй като тези 10 аминокиселини са неизменно необходими за синтезата на телесни белтъци, те се означават като незаменими или есенциални. Ако липсва само една от тях, белтъчната синтеза ще се наруши или ще спре напълно. Затова от гледна точка на натрупването на мускулна маса и сила е много важно да се знае какви са нуждите от незаменими аминокиселини и как те могат да се покриват с храната и аминокиселинните концентрати.

Бележка на редакцията: Жизненоважните (есенциални) аминокиселини са 8 вида, докато останалите по принцип могат да се синтезират сами от човешкия организъм.

10-те есенциални аминокиселини са:

изолевцин, левцин, валин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан, аргинин и хистидин.

Първите три от тях – изолевцин, левцин и валин – са особено необходими за строежа на мускулите. Приблизително 35% от мускулатурата е изградена именно от тези аминокиселини.

Неесенциалните аминокиселини са:

аланин, аспарагин, аспарагинова киселина, цистеин, цистин, глутамин, глутаминова киселина, глицин, хидроксипролин, пролин, серин и тирозин.
Следват по-важните характеристики на някои аминокиселини.

Аргинин

Аргининът и орнитинът са известни като „динамичното дуо” сред аминокиселините. Аргининът е необходим за нормалното функциониране на хипофизната жлеза. Заедно с орнитин, фенилаланин и други вещества той се използва, както триптофана, при синтезата и секрецията на растежния хормон от хипофизата. Потребността от аргинин е особено голяма при мъжете, тъй като в спермата се съдържа 80% от това протеин-изграждащо вещество. В двойно-сляпо проучване сред млади бодибилдери италианските доктори Луиджи Бутурини и Масимо Спатини от университета в Палермо откриха, че групата, която получава аргинин изгражда много повече свободна от мазнини маса, отколкото плацебо-групата. На участниците са давани три пъти дневно по 2 г аргинин хлорид. Резултатите обаче не бива да се приемат безрезервно. Аргининът благоприятства растежа на редица видове вируси и може да доведе до повишено образуване на амоняк и пикочна киселина.

Аланин

Аланинът участва в регулацията на нивото на кръвната захар и доставянето на енергия. Може да се синтезира от верижно-разклонени аминокиселини – процес, който се наблюдава винаги когато кръвната захар е ниска, а в приетата храна липсват въглехидрати. Тогава за синтезата на аланин се използва и разгражда мускулна тъкан!

Аспарагинова киселина

Аспарагиновата киселина помага при разграждането на вредния амоняк в организма и така допринася за защита на нервната система. Участва в изграждането на имунната система, както и в синтезата на носителите на наследствената информация – ДНК и РНК (ДНК = дезоксирибонуклеинови киселини, РНК = рибонуклеинови киселини) и в преобразуването на въглехидратите в глюкоза и гликоген. Последни проучвания показват, че аспарагиновата киселина е полезна при състояние на умора. Спортисти, приемащи соли на тази киселина, проявяват значително по-голяма издръжливост.

Цистин и цистеин

Цистинът е стабилната форма на сяросъдържащата аминокиселина цистеин (важен фактор против стареенето) и е от значение за растежа на кожата и косата. Представлява двойна молекула, изградена от 2 молекули цистеин, и спада към т.нар. дисулфиди (ди=две). Той може да свързва отровни, тежки метали и действа като антиоксидант – вещество, което пречи на образуването на т.нар. свободни радикали. Свободните радикали са много вредни, химически нестабилни съединения, които могат да разрушават тъканите и наследствения материал в клетките. Смятат се за една от причините за стареенето. При завишени дози цистинът ускорява възстановителния процес при рани и след операции и укрепва съединителната тъкан.

Карнитин

Карнитинът влияе върху обмяната на мазнините като осигурява транспорта им към митохондриите – енергийните фабрики на мускулните клетки. Спомага за изгарянето на левцина и валина, при което се освобождава енергия. Освен това действа срещу образуването на кетонови тела, възникващи при непълно разграждане на мазнините (от важно значение при диетата на Аткинс).

Глутамин и глутаминова киселина

Глутаминовата киселина е преди всичко гориво за мозъка. Притежава способността да улавя излишния амоняк, който може да забави мозъчната дейност, и да го превръща в глутамин.

Глутаминът играе решаваща роля при снабдяването с енергия и действа заедно с други хранителни вещества, предимно витамините B6 и B3, и магнезий. Под формата на L-глутамин, който в мозъка се преобразува в глутаминова киселина, подпомага дълготрайната и краткотрайната памет и способността за концентрация, като по този начин увеличава производителността.

Глицин

Глицинът доставя азот за синтезата на неесенциални аминокиселини. Въпреки че е определян като най-малката и най-простата аминокиселина, той е особено важен. Участва в активирането на гликогена в черния дроб и е доставчик на креатин –участник в енергийната обмяна, без който не е възможна работата на мускулите. Благодарение на ролята си при производството на имуноглобулини и антитела глицинът отговаря за правилното функциониране на имунната система. Освен това, той може да повиши секрецията на растежен хормон от хипофизата.

Изолевцин

Изолевцинът е една от трите верижно-разклонени аминокиселини (от англ. Branched Chain Amino Acids, (BCAAs)), които са изключително важни за изграждането на мускулите. Недостигът на изолевцин се изразява в загуба на мускулна маса, съпроводена от състояние на апатия и хипогликемия (ниска кръвна захар).

Левцин

Левцинът, втората от трите BCAA-аминокиселини, също е необходим за запазването и увеличаването на мускулна маса. Освен това, той подпомага възстановителните процеси. Липсата му в организма може да се дължи на недостатъчен прием на витамин B6. Левцинът е най-често използваната верижно-разклонена аминокиселина, тъй като само той може да се разгради напълно в мускулатурата.

Лизин

Недостигът на лизин може да намали синтезата на протеин и да забави процесите на образуване на мускулна и съединителна тъкан. Установено е, че той значително ускорява оздравителния процес след херпесна инфекция (по-конкретно херпес симплекс). Необходим е също за продукцията на антитела, хормони и ензими. Положителното му действие се изразява и в способността му да улеснява усвояването на калция.

Метионин

Подобно на цистина, метионинът е сяросъдържаща аминокиселина. Притежава липотропни свойства, т.е. предотвратява натрупването на прекомерни количества мазнини в черния дроб и ускорява възстановяването на чернодробната и бъбречната тъкан. Едновременно с това той повишава производството на лецитин в черня дроб. Като сяросъдържаща аминокиселина, метионинът е важен източник на метилови групи, които имат значение за някои процеси от обмяната на веществата. Заедно с фолиевата киселина и валина, той е доказана защита срещу тумори. В опити с животни е установено, че недостигът на метионин води до натрупване на холестерол, артериосклероза и косопад.

Фенилаланин

Фенилаланинът е нужен за синтезата на белтъка инсулин (хормона на задстомашната жлеза), папаин (храносмилателен ензим) и меланин (кожен пигмент) и е особено полезен при отстраняването на токсични вещества през бъбреците и пикочния мехур. Освен това, той може много ефективно да се превръща в два невротрансмитера – допамин и норадреналин. Невротрансмитерите са вещества, които провеждат дразненията през синапсите – местата на контакт между две нервни клетки. Впрочем норадреналинът влияе в известна степен върху настроението и паметта, намалява усещането за глад и засилва сексуалното желание. Недостатъчният прием на фенилаланин може да предизвика тежки състояния на депресия поради понижаването нивото на норадреналина. ВНИМАНИЕ: не трябва да се приема по време на бременност и от хора, страдащи от фенилкетонурията – вродено заболяване на обмяната на веществата.

Треонин

Както метионинът, треонинът проявява липотропни свойства. Важен е за производството на имуноглобулини и антитела. За да може тялото да го използва ефективно, нужни са освен витамин B6, също и магнезий и ниацин, респ. амид на никотиновата киселина. От треонин могат да се синтезират серин и глицин. Недостатъчното количество от тази аминокиселина се проявява в бърза умора и загуба на енергичност.

Орнитин

Орнитинът е втората аминокиселина от „динамичното дуо” аргинин и орнитин, които участват в секрецията на растежния хормон и са едни от най-известните аминокиселинни препарати. Освен това той стимулира отделянето на инсулин и засилва неговото анаболно (мускуло-изграждащо) действие. С постъпването на орнитин в организма нивото на аргинина се повишава, тъй като той е образуван от орнитин, отделен в неговата непрекъсната обмяна.

Пролин

Пролинът е от особено значение за ставите и сухожилията. Важна съставна част е на колагена – протеин, концентриран в големи количества в костите и съединителната тъкан.

Серин

Серинът в тялото се преобразува в цистин и е необходим за снабдяването с енергия. Като градивен елемент на невротрансмитера ацетилхолин серинът отговаря за паметта и способността за учене.

Триптофан Наред с витамин B6, ниацин (или ниацинамид) и магнезий триптофанът е необходим за мозъчната дейност. Той стимулира формирането на невротрансмитера серотонин в мозъка, чието действие намалява стреса и повишава секрецията на растежен хормон от хипофизата (хипофизната жлеза, вж. фиг.24). Повече за растежния хормон (HGH) в статията „HGH – растежният хормон”.

Фиг. 24: Мозък: хипофиза и хипоталамус.

Тирозин

Тирозинът поддържа функцията на надбъбречната, щитовидната и хипофизната жлеза и образуването на червените и белите кръвни телца. Има важно значение за стимулирането и регулирането на мозъчната дейност и силно подобрява настроението. Поради тази причина успешно се прилага при лечение на депресии.

Валин

Валинът е третата от споменатите по-горе верижно-разклонени аминокиселини. Недостатъчният прием на витамин B6 води до недостиг и на тази аминокиселина.

Стандартни препоръчителни дози

Наръчникът на Американската национална академия на науките определя следните препоръчителни количества от трите аминокиселини:

Количествата обаче са установени в проучвания, в които са използвани междувременно остарели технологии. Потребностите от аминокиселини обикновено се изчисляват на базата на азотния баланс. Днес с помощта на новите кинетични методи и радиоактивността са възможни много по-точни анализи. Учените В.Р. Йънг и Д.М. Биър разработиха метод за измерване кинетиката на обмяната на аминокиселини чрез продължително и непрекъснато внасяне на изотоп. В Масачузетския технологичен институт е изследвана кинетиката на левцина при прием на различни дози от него от млади нетрениращи мъже. Резултатите показват, че при повишаване с 25% на стандартната препоръчителна доза балансът на левцина при тези мъже е отрицателен. В такива условия става невъзможно оптималното запазване на мускулната тъкан. Според изследването, дневните нужди от левцин при нетрениращи хора! възлизат на 2040 мг/кг. В същата лаборатория са проучени и потребностите от валин, като направените заключения и тук говорят за приемане на не по-малко от 40 мг/кг дневно, което надвишава с почти 300% препоръчваните досега дози.

Следователно нуждите на силовите спортисти трябва да са значително по-големи, понеже според най-новите изследвания организмът използва много повече протеин, отколкото се предполагаше досега. В това отношение най-голямо значение има разграждането на верижно-разклонени* аминокиселини. Група учени смятат, че при двучасова тренировка на колоездачен енергометър с натоварване 55% от максималния разход на кислород се окисляват 90% от стандартното препоръчително количество левцин (окисление = изгаряне).

Така за младите мъже с активен начин на живот се получават следните минимални препоръчителни дози:

Верижно-разклонените* аминокиселини са важни, защото:

1. Осигуряват запазването и натрупването на мускулна маса

2. Имат силно анаболно (изграждащо) действие

3. Повлияват благоприятно енергийния баланс в тялото и подобряват издръжливостта

4. Доставят азот за цикъла глюкоза-аланин.

Последната точка обяснява и големите потребности от тези аминокиселини. Те доставят нужния за синтезата на аланин в мускулите азот, като по този начин концентрацията им в мускулите намалява. При условие, че са в достатъчна наличност в кръвта те се резорбират (поемат) наново от мускулите. Отделеният при този процес аланинов азот се включва в урейния цикъл в черния дроб и се извежда от тялото. През 1977 г. (1978) учените Дом и Декомбас установили повишено образуване на урея по време на спортна тренировка, което се засилва с повишаване на интензивността – факт, който доказва това твърдение.

Синергисти на верижно-разклонени* аминокиселини

Важните за ефективната обмяна на верижно-разклонени* аминокиселини синергисти (синергия = съвместно действие на вещества) са биотин, пантотенова киселина и пиридоксин (витамин B6). Тъй като протичащите тук процеси са много сложни, няма да се впускам в подробности. Само ще отбележа, че биотинът е необходим за преобразувателните процеси в обмяната на левцина и очевидно трябва задължително да присъства в аминокиселинните концентрати. Пиридоксинът трябва да се набавя с цел поддържане физиологията на храносмилането. Пантотеновата киселина се използва през целия цикъл на пропионата за изграждане на коензим А (КоА) в човешкия организъм. Стандартната препоръчителна доза пантотенова киселина възлиза на около 47 мг дневно при неспортуващи хора, съответно при спортистите трябва да е по-висока. При използването на верижно-разклонени* аминокиселини обаче, трябва задължително да се внимава да се приемат достатъчни количества от тях.

Колко, кога и какви аминокиселини?

Тук искам първо да обърна внимание на едно важно разграничение между аминокиселините. Всяка аминокиселина съществува в две еднакви в химично отношение огледални форми. Означават се като L-изомери (L=лявоориентиран) и D-изомери (D=дясноориентиран). Протеините са изградени само от L-изомери, т.е. L-аминокиселини. Затова избягвайте D- или DL-аминокиселини, тъй като от тях нямате никаква полза. Производството на D- и DL-аминокиселини е много по-евтино от производството на чисти L-аминокиселини, така с парите си ще облагодетелствате единствено търговците. За сравнение:

Производството на L-карнитин струва 30 пъти!!! повече от производството на DL-карнитин.

Разлика се прави и между свободните L-аминокиселини и много по-евтините за производство протеин хидролизати. Хидролизатите са предварително смлени белтъци и се получават при разграждането на протеинови продукти под действие на киселина, база или от ензими. С помощта на една база при хидролиза се отделят някои D-аминокиселини, а други се разрушават. При киселинна хидролиза L-формата на аминокиселините се запазва, но някои участъци от сяросъдържащите аминокиселини се окисляват. Ензимната хидролиза не дава същите резултати като разграждането на протеина в тялото, но е за предпочитане пред останалите два варианта. Свободните аминокиселини, подобно на хидролизатите, са добре усвоими, но според д-р Майкъл Колгън резорбцията на свободни аминокиселини е по-висока. При оценка на хидролизатите трябва да се обърне внимание преди всичко на вида на аминокиселините, респективно на данните за биологичната стойност. Например хидролизатът, образуван главно от желатин и (или) колаген, е с изразено ниска стойност, тъй като биологичната ценност на тези вещества е между 0 и 20, докато тази на мускулния протеин е над 100! Съдържанието на (големи количества) хидроксипролин също е индикация за ниска биологична стойност, защото той се среща почти единствено в белтъка колаген. Високостойностният белтък в месото съдържа максимум 2%, а желатинът 9-14% от него. Хидроксипролинът не може да се използва за синтезата на телесни белтъци и постепенно се разгражда от организма. С най-високи биологични стойности са суроватъчните хидролизати, често означавани като лакталбумин.

В следващата таблица са изброени препоръчителните комбинации от свободни аминокиселини, която д-р Колгън публикува през 1988 г. със забележката, че изследванията в тази област все още не са приключили.

Препоръчва се приемът на тези аминокиселини в рамките на 60 до 90 мин. след тренировка в комбинация с богата на протеин храна или протеинова напитка, защото през това време мускулатурата може най-лесно да ги усвои. При вземането на концентрат обърнете внимание на правилното съчетаване на аминокиселините, подобно на отразеното в таблицата по-горе.

Дълго време се смяташе, че е достатъчно един продукт да съдържа 8-10 от най-важните аминокиселини, защото останалите могат да се синтезират сами от организма. Днес това твърдение се приема за невярно. Организмът може сам да произвежда всички други аминокиселини, но дали процесът ще се осъществи зависи от редица фактори, които ако не са налице тялото ще отхвърли като излишен по-голямата част от съответния хранителен или аминокиселинен концентрат.

Този факт отдавна е известен, но поради дълбоко залегналите представи по отношение на аминокиселините вечно бива пренебрегван. Още през 1969 г. Андерсън и негови сътрудници открили, че усвояването на азот от свободни аминокиселини се затруднява силно, ако липсват неесенциални аминокиселини в правилно съотношение. При коригиране на това съотношение, усвояването се подобрило значително.

Биологична стойност

Биологичната стойност на белтъците се определя именно от съдържанието на незаменими аминокиселини. Така се различават биологично полезни и по-малко полезни белтъци. Колкото хранителните белтъци са по-близки по структура до тези в човешкото тяло, толкова по-висока е тяхната биологична стойност. По принцип може да се каже, че животинските белтъци са с по-висока стойност от растителните. Ако се приеме, че биологичната стойност на животинските белтъци е 100%, растителните ще имат стойност от 50%. Затова при консумация на белтъци трябва да се следи за спазване на съотношение животински-растителни 2:1 до 3:2.

Това означава, че по-малко ценните растителни белтъци могат да повишат стойността си чрез приемане на животински. Белтъчни комбинации, които се взаимодопълват добре, са например:

1. Пълнозърнеста храна с мляко, (мюсли)
2. Хляб с колбас, сирене, мляко или яйца
3. Картофи с яйца, мляко, месо или риба

Белтъчни потребности

За да се осигури оптимален растеж на мускулите в храненето на всеки спортист трябва да се съдържа известен излишък от белтъци. Изследвания показват, че видимо увеличаване на силата и мускулите се постига едва след прием на определено количество белтъци, въпреки че организмът е снабден с достатъчно енергия и стилът на тренировката не се променя. В зависимост от интензивността на тренировката се препоръчва приемане на 1,5 до 3 г белтък на кг телесно тегло. За най-добро действие при изграждане на мускулната тъкан дозите трябва да се вземат малко преди или след тренировка.

Поради високата цена и практическата невъзможност да се набавя необходимото количество на предимно животински белтък с храната силно се препоръчва приемането му като сух белтък, който днес се предлага от много производители на хранителни добавки. По отношение на състава си той е оптимално пригоден към нуждите на силовия спортист и затова има висока стойност.

Следващата таблица показва средното съдържание на белтъци в някои хранителни продукти.

Таблица 8. Съдържание на белтъци в някои хранителни продукти.

Опасности за здравето

Животинските хранителни продукти често съдържат значителни количества наситени мастни киселини, холестерол и пуринови вещества. Повишеният прием на тези съпътстващи съставки може да доведе до покачване нивото на холестерола и пикочната киселина, което е още една причина за приемането на сух белтък. В тази връзка трябва да се има предвид, че повишената консумация на белтъци увеличава нуждата от витамин B6, тъй като той изпълнява ключова роля в обмяната на белтъците и благоприятства оползотворяването им в клетките.

Енергийна обмяна

Снабдяването на мускулите с енергия се регулира от някои основни функции, които трябва да се познават от всеки, който се стреми да натрупа мускули и сила. Мускулите си набавят енергия от три основни източника: от енергийните запаси в самите мускули (анаеробно), от черния дроб и от телесните мазнини (аеробно), при което важна роля играе черният дроб.

Скелетните мускули на един нормален мъж съставят около 40% от телесното му тегло. Те изгарят 40% от всички калории, които тялото използва в състояние на покой. Това означава, че мускулатурата непрекъснато изразходва енергия, дори тогава, когато не е натоварена.
Таблиците по-долу показват основната обмяна и енергоразхода при различни видове спорт, изчислени в kcal в зависимост от ръста в см и теглото в кг при 20 до 30 годишни.

Мъже:

Жени:

Таблици 9 +10: Основна обмяна при различни видове спорт, изчислени в kcal в зависимост от ръста в см и теглото в кг при 20 до 30 годишни.

Следващата таблица показва изчисления енергоразход при различни видове спорт.

Таблица 11. Енергоразход при различни видове спорт.

Средният енергиен разход при дейности, свързани със свободното време, възлиза на 200 до 400 kcal. Енергоразходът при трудови дейност може да се раздели в три области:

Дневен енергиен разход

Дневният енергиен разход включва:

• основна обмяна
• енергоразход в свободното време
• енергоразход при трудови дейност и
• енергоразход по време на тренировка.

Стойностите по-долу са взети от горните таблици. Показан е пример с мъж с тегло 80 кг, ръст 1,80 м и упражняващ средно тежка работа. Разходът от калории при вдигане на гири в този случай възлиза на 300 до 700 kcal/ час.

Тази енергия се доставя главно от въглехидратите и мазнините.

*Верижно-разклонени аминокиселини – поради своята химична (разклонена) структура есенциалните (жизненоважни) аминокиселини левцин, изолевцин и валин се наричат още верижно-разклонени, съотв. на английски Branched-chain amino acids (BCAA).

(Бернд Гьодеке, Бодибилдинг, силова и фитнес тренировка)