Чтобы достичь хороших результатов в культуризме, спортсмен должен грамотно подходить к организации питания и физических нагрузок. Большинство современных атлетов отдают предпочтение спортивному питанию, в частности приему аминокислот. Чтобы правильно подобрать пищевые добавки, содержащие аминокислоты, нужно знать, для каких целей они предназначены, и как употреблять их.

Существует три разновидности аминокислот: заменимые, условно заменимые и незаменимые. Незаменимые аминокислоты не вырабатываются в организме самостоятельно, поэтому спортсмен обязательно должен добавлять их в свой рацион.

Аминокарбоновые кислоты – это один из элементов белка. Их наличие имеет большое значение для нормального функционирования организма, поскольку они необходимы для производства некоторых гормонов, ферментов и антител.

Чтобы организм мог нормально восполнять энергию после тренировок, а также наращивать мускулатуру, ему требуются аминокислоты. Поэтому они имеют немалое значение в питании бодибилдера.

Аминокислота - основной элемент построения всех белков животных и растительных организмов.

Значение аминокислот в бодибилдинге

Поскольку аминокислоты участвуют во всех процессах организма, связанных с физическими нагрузками (восстановлении и активации роста мышечной ткани, подавлении катаболических процессов), сложно переоценить их важность для современных атлетов. Дело в том, что физические нагрузки даже средней интенсивности приводят к существенному расходу свободных аминокислот (до 80%). И своевременное восполнение недостачи способствует наращиванию мышечной массы и повышению эффективности тренировок.
Особое значение для бодибилдеров имеют ВСАА (аминокарбоновые кислоты с разветвленными цепями – валин, изолейцин и лейцин), так как именно из них практически на 35% состоят все мышцы. Кроме того, BCAA обладают мощным антикатаболическим свойством и иными полезными функциями, а потому многие производители спортивного питания на их основе изготавливают пищевые добавки.

BCAA – это три незаменимых аминокислоты: лейцин, изолейцин и валин, исходный материал для строительства и регенерации клеток организма.

Виды аминокислот

Аминокислотные комплексы отличаются по составу, соотношению аминокислот и степени гидролизации. Аминокислоты в свободной форме, обычно изолированные, о них мы уже упоминали, это глютамин, аргинин, глицин и т.д., однако встречаются и комплексы. Гидролизаты - это разрушенные белки, в которых находятся короткие аминокислотные цепочки, способные быстро усваиваться. Ди- и трипептидные формы - это по сути тоже гидролизаты, только цепочки аминокислот более короткие, и состоят из 2 и 3 аминокислот соответственно, усваиваются очень быстро. BCAA - это комплекс из трех аминокислот - лейцина, изолейцина и валина, которые наиболее востребованы в мышцах, всасываются очень быстро.

Аминокислоты выпускаются в виде порошка, таблеток, растворов, капсул, однако все эти формы равнозначны по эффективности. Также существуют инъекционные формы аминокислот, которые вводятся внутривенно. Инъекционно применять аминокислоты не рекомендуется, так как это не имеет никаких преимуществ перед оральным приемом, зато есть большой риск осложнений и побочных реакций.

Одна из распространённый форм выпуска аминокислот - это таблетки и капсулы.

Классификация аминокислот

Есть следующая классификация аминокарбоновых кислот:

1. Заменимые. Эти аминокислотные соединения могут синтезироваться самостоятельно, особенно, после приема энзимов, минералов и витаминов. В число заменимых аминокислот входят: глутамин, аргинин, таурин, аспарагин, глицин, карнитин и другие.
2. Частично заменимые (или условно незаменимые). Синтезируются в организме в ограниченном количестве, к ним относятся тирозин, аланин, гистидин и цистеин.
3. Незаменимые. Они не производятся организмом и поступают только с пищей и спортивными добавками, а потому нередко наблюдается их дефицит.

Человек получает этот вид кислот (ЕАА) только с продуктами питания. Их недостаток в организме приводит к ухудшению самочувствия, нарушению обмена веществ, снижению иммунитета.

При этом восполнить потребность ЕАА можно только при помощи обильного и сбалансированного рациона, что практически невозможно.
Именно поэтому многие бодибилдеры предпочитают получать незаменимые аминокислоты путем регулярного употребления соответствующих добавок. Для стимуляции синтеза белка и роста мышечной ткани принимать такие препараты рекомендуется и до, и после тренировок.

Валин, метионин, триптофан - это часть препаратов, в состав которых входят незаменимые аминокислоты.

Список незаменимых аминокислот

В него входят несколько ЕАА:

1. Валин. Принимает участие в образовании гликогена и стимулирует выработку энергии во время низкокалорийной диеты.
2. Изолейцин. Расщепляет холестерин, необходим для образования гемоглобина и гликогена, а также метаболизма углеводов.
3. Лейцин. Снижает при диабете уровень сахара в крови, наполняет организм энергией, принимает участие в метаболизме углеводов и активирует расщепление холестерина.
4. Лизин. При метаболизме в сочетании с метионином и витамином С образует карнитин, улучшающий устойчивость организма к стрессам и утомляемости. Также стимулирует умственную деятельность, поддерживает высокую производительность иммунной системы, положительно влияет на абсорбцию кальция и восстановление соединительных и костных тканей.
5. Метионин. Является мощным антиоксидантом, активизирует процесс регенерации тканей почек и печени, обладает липотропным воздействием, принимает участие в образовании креатина, цистеина, адреналина и холина.
6. Треонин. Необходим для образования эластина и коллагена, роста тканей, биосинтеза изолейцина и активизации иммунной системы. Способствует процессу энергообмена в клетках мышц.
7. Триптофан. Свое рода антидепрессант. В комплексе с витамином В6 и биотином способствует нормализации сна. Также принимает участие в образовании серотонина и никотиновой кислоты, стимулирует увеличение в крови уровня гормона роста.
8. Фенилаланин (стимулятор ЦНС). Требуется для выработки коллагена и нейротрансмиттеров, участвует в образовании трийодтиронина, тироксина, допамина, норадреналина, адреналина, меланина, инсулина. Благотворно влияет на работу кровеносной системы, способствует снижению аппетита и улучшения настроения, внимания, памяти и работоспособности.

Так как незаменимые амины не могут быть синтезированы в организме, то они все необходимы организму. Однако для атлетов наиболее важными являются амины с боковыми разветвленными цепями, также известные под названием БЦАА. В данную группу входит три вещества: изолейцин, валин, лейцин.

Название этих веществ связано с их молекулярной структурой, содержащей дополнительную углеводную цепь. Это уникальные амины, так как они метаболизируются в мускульных тканях, в то время как остальные аминокислотные соединения обрабатываются в печени. Сейчас вполне понятно, почему ВСАА часто называют мускульными аминами.
Среди аминов группы ВСАА наибольшими анаболическими свойствами характеризуется лейцин. Сегодня БЦАА можно купить в виде отдельной добавки, а также эти вещества входят в состав большого количества других добавок, скажем, гейнеры, предтренировочные комплексы и т.д.

BCAA

ВСАА обладают широким спектром положительных эффектов, о которых мы сейчас и расскажем.

Употребление этих аминокислот стимулирует образование новой мышечной ткани, ускоряет восстановление и замедляет процессы разрушения существующей, нормализует процессы жирового обмена, ускоряет сжигание жира и улучшает метаболизм.

• Антикатаболическое воздействие

Амины группы БЦАА способны эффективно защищать мускулы от разрушения. Это свойство веществ активно используется билдерами во время сушки, когда приходится сидеть на низкоуглеводной диетической программе питания.

Во время тренинга гликогеновый запас организма расходуется достаточно быстро и для получения энергии начинают использоваться белковые соединения, из которых состоят мускульные ткани.
Так как во время сушки количество углеводов ограничено, то и запасы энергии в организме невелики. Это может привести к серьезным потерям массы. При этом заметим, что чем меньше жировой массы в вашем теле, тем выше вероятность потери мускульных тканей. Если использовать перед кардио сессией ВСАА, то этого можно избежать.

• Повышается эффективность тренинга

Многие начинающие атлеты интересуются, могут ли БЦАА увеличить эффективность занятий. Чтобы ответить на этот вопрос, приведем результаты одного исследования. Участники эксперимента были разделены на две группы. Представители первой принимали плацебо, а во второй использовались ВСАА. Тренировочный процесс был одинаков в каждой из групп.
В результате ученые констатировали, что при употреблении аминов снизилась скорость секреции кортизола и особого фермента, способного разрушать мускульные ткани – креатинкиназы. В тоже время было зафиксировано повышение концентрации мужского гормона. Также следует сказать, что испытуемые с большой жировой массой употребляли амины в большем количестве, чтобы проявился анаболический эффект добавки.

• Стимуляция производства анаболических гормональных веществ

К группе анаболических гормонов следует причислить соматотропин, инсулин и тестостерон. Все они способны противостоять разрушительному воздействию на организм кортизола. В ходе многочисленных исследований было доказано, что БЦАА способны ускорить производство всех этих веществ.
Этот факт также объясняет сильные антикатаболические свойства аминов группы БЦАА. Например, лейцин обладает способность усиливать работу инсулина, что приводит к ускорению производства белковых соединений в мускульных тканях. Также есть результаты исследований, которые указывают на положительное воздействие лейцина применительно к процессам редукции адипозных тканей. Также заметим, что эффективность применения добавок с аминами группы ВСАА можно усилить с помощью витамина В1.

Глютамин

Глютамин (англ. Glutamine) – это условно незаменимая аминокислота, входящая в состав белка и необходимая для эффективного роста мышц и поддержки иммунной системы. Глютамин весьма распространен в природе, для человека является условно незаменимой аминокислотой. Глютамин в достаточно больших количествах циркулирует в крови и накапливается в мышцах. Глютамин является самой распространенной аминокислотой организма, а мышцы состоят из него на 60%, это лишний раз подчеркивает его значение в бодибилдинге.

Для эффективного и продуктивного роста мышечной ткани необходим глютамин. Эта аминокислота в избытке содержится в клетках мышечной ткани и циркулирует в крови.

Эффекты глютамина

• Участвует в синтезе белков мышц.
• Является источником энергии, наряду с глюкозой.
• Оказывает антикатаболическое действие (подавляет секрецию кортизола).
• Вызывает подъем уровня гормона роста (при употреблении 5 г ежедневно уровень ГР возрастает в 4 раза).
• Укрепляет иммунитет.
• Ускоряет восстановление после тренировок, предотвращает развитие перетренированности.

Как принимать глютамин?

Рекомендуемые дозы глютамина 4-8 г в сутки. Оптимально разделить эту дозу на два приема: сразу после тренировки и перед сном на голодный желудок. После тренинга глютамин быстро насыщает истощенный пул, подавляет катаболизм и запускает мышечный рост. Перед сном глютамин рекомендуется принимать, потому что ночью вырабатывается гормон роста, и глютамин может усиливать этот процесс. В дни отдыха принимайте глютамин в обед и перед сном на голодный желудок.

Сочетание глютамина со спортивным питанием

Глютамин хорошо сочетается со многими спортивными добавками, при этом происходит взаимное усиление эффектов. Наиболее оптимальное сочетание: глютамин + креатин, протеин. В эту связку можно включать предтренировочные комплексы, анаболические комплексы (тестостероновые бустеры) и другие добавки. Не смешивайте вместе глютамин и протеин, так как это снизит скорость абсорбции первого, принимайте их с разницей как минимум в 30 минут. Креатин и глютамин можно смешивать и принимать одновременно.

Побочные эффекты

Глютамин - это естественная аминокислота, которая постоянно поступает с пищей. Дополнительный прием глютамина не вреден для здоровья, и как правило не вызывает никаких побочных эффектов.

Другие аминокислоты распространенные в бодибилдинге

• Аргинин - улучшение питания мышц, транспорт питательных веществ, пампинг.
• L-карнитин - один из лучших жиросжигателей, который абсолютно безопасен для здоровья.
• Бета-аланин - мышечный антиоксидант и восстановитель
• Цитруллин - мощный восстановитель энергии после тренинга, профилактирует перетренированность, улучшает питание мышц.

Аминокислоты из аптеки

Современная медицина придает большое значение препаратам на основе аминокислот. Все биохимические системы организма состоят из этих соединений, и это обуславливает нужду в их производстве (большую часть аминокислот вы можете приобрести в аптеке).

Основное назначение аминокислот − синтез энзимов, которые являются природными ускорителями всех химических реакций в организме. Чем лучше и эффективнее происходят процессы синтеза белков, тем больше энергии выделяется у человека.

Подсчитано, что действие аминокислот в организмах спортсменов обеспечивает около 10% их общей энергии. Если мышцы исчерпали запасы энергии за время тренировки, то для восстановления физических показателей и прогресса необходимо употребление значительного количества аминокислот.
Некоторые из аминокислот способны влиять на выработку гормонов роста, что делает их полезными для атлетов, занимающихся силовыми видами спорта. Этот факт был доказан во время эксперимента: после приема L-аргинина и L-орнитина у испытуемых произошло кратковременное, но довольно значительное естественное повышение уровня гормона роста.
Для двадцати двух участников эксперимента была написана силовая программа, продолжительность которой составила пять недель. Одной группе в рацион добавляли определенное количество L-аргинина, а другая группа принимала плацебо (вещество, обладающее слабой химической и анаболической активностью). После окончания курса занятий, были проведены измерения силовых и мускульных приростов всех тренирующихся. Результаты показали, что спортсмены, принимавшие аминокислоты, имели гораздо более существенные достижения.

Фенилаланин

Одной из самых ценных для организма аминокислот является фенилаланин. Она оказывает важное влияние на организм. Одной из ее функций является защита эндорфинов. Эти клетки контролируют болевые ощущения в организме, и наличие D- и L-фенилаланина способствует снятию острых болей на долгосрочный период. Эта аминокислота вырабатывается в организме естественным образом и обладает в тысячу раз более высокой эффективностью, чем морфий. Прием небольшого количества фенинлаланина оказывает хороший обезболивающий эффект.

Глицин

Не менее ценной аминокислотой из аптеки является Глицин – аминокислота, не имеющая оптических изомеров, которая входит в состав многих белков и разных биологических соединений. Его рекомендуют употреблять при заболеваниях центрально - нервной системы, продолжительном стрессовом состоянии, при бессонице, повышенной возбудимости, тяжелых физических нагрузках, ишемическом инсульте. Рекомендуется употреблять 0.3 г в сутки в течении месяца. При необходимости курс можно повторить.

Действие глицина

• Улучшается настроение.
• Уменьшается агрессивность.
• Нормализуется сон.
• Повышается умственная работоспособность.
• Нервная система получает дополнительную защиту от воздействия алкоголя и других вредных веществ.

Глицин можно встретить в любой аптеке, средняя цена – 50 руб. за упаковку. Многие принимают глицин для стимулирования деятельности мозга, эта аптечная аминокислота очень популярна и у спортсменов.

Метионин

Метионин является незаменимой аминокислотой, входящей в состав белков, так же она:

• понижает уровень холестерина в крови
• используется в качестве антидепресанта
• улучшает работу печени

В большом количестве метионин содержится: в мясе (говядина и курица), а также ее много в твороге, яйцах, в пшенице, рисе, овсянке, перловке, гречке, макаронах. Не так много ее содержится в бананах, сое, бобах. Принимать ее рекомендуется по 0.5г три раза в день. Данную аптечную аминокислоту обычно назначают при заболеваниях печени, или при белковой недостаточности. Противопоказан прием, если у вас сильная чувствительность к метионину. Стоимость в аптеках – 100 руб. за пачку.

Глютамин

60% аминокислот внутри мышц – это глютамин, он выполняет очень много различных функций в организме, поэтому его дополнительный прием в виде добавки точно не помешает.

Глютамин – это незаменимая аминокислота, которую вы можете приобрести в аптеке, она входит в состав белков и необходима для полноценного роста мышц и поддержания иммунитета. Стоимость глютамина намного выше, чем на глицин, но возможно в аптеке купить ее будет выгоднее, чем вы приобретете ее в магазине спортивного питания. Рекомендовано принимать глютамин по - 5 г 2 раза в день.
Действие глютамина

• Является источником энергии.
• Является антикатаболической защитой.
• Способствует укреплению иммунитета.
• Улучшает качество восстановительных процессов.
• Стимулирует рост мышц.

Пора выяснить что такое аминокислоты, для чего они нужны и как их правильно принимать.

Аминокислоты служат «строительным материалом» для белков, поскольку благодаря уникальной последовательности 21 вида данных органических соединений в организме образуются все типы белков и мышечные ткани. В плане химического строения, аминокислоты характеризуются наличием аминогруппы с атомом азота, которая является основой данного соединения.

Присутствие атома азота отличает аминокислоты от других питательных веществ, которые мы получаем из пищи (например, углеводов), вот почему это - единственные соединения, которые способны образовывать ткани, органы, мышцы, кожу и волосы.

Сейчас, когда люди слышат о белке, они автоматически думают лишь мышцах и бодибилдинге, хотя аминокислоты являются значимым компонентом диеты любого человека, но в особенности это важно для тех, кто занимается каким-либо видом спорта. Аминокислоты обычно делятся на 3 категории: незаменимые, полузаменимые и заменимые.

Что подразумевается под словом «незаменимые»? «Незаменимые» означает, что эти аминокислоты не могут быть синтезированы в организме и должны поступать в него с пищей. Существует 9 незаменимых аминокислот, в числе которых знаменитая группа ВСАА.

Аминокислоты с разветвленными боковыми цепями (ВСАА)

Лейцин, изолейцин и валин

Из 9-ти незаменимых аминокислот 3 относятся к категории аминокислот с разветвленными цепями. Это лейцин, изолейцин и валин. ВСАА имеют уникальное химическое строение по сравнению с другими незаменимыми аминокислотами, и поэтому обладают особыми свойствами. В отличие от остальных аминокислот, ВСАА быстрее и лучше усваиваются организмом, то есть они абсорбируются не в желудке, а фактически поступают непосредственно в мышцы. Чтобы узнать больше о ВСАА, читайте нашу статью «ВСАА. Что такое аминокислоты с разветвленными цепями?».

Другие незаменимые аминокислоты

Остальные незаменимые аминокислоты: гистидин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан и лизин, – необходимы организму для выполнения ряда физиологических функций.

Гистидин

Гистидин – ароматическая аминокислота, которая выполняет ряд жизненно важных функций в организме, в том числе участвует в синтезе гемоглобина, функционировании иммунной системы и восстановлении тканей. Гистидин является важной аминокислотой в период роста человека, а также при реабилитации после болезни.

Лизин

Лизин играет важную роль в функционировании иммунной системы. Он также наряду с полузаменимыми кислотами участвует в синтезе коллагена, чтобы кожа, волосы и ногти оставались здоровыми.

Триптофан

Триптофан – это незаменимая ароматическая аминокислота, которая содержит ядро индола. Она выполняет ряд функций в организме, в частности играет роль химического посыльного в нервной системе. В отличие от других аминокислот, L-триптофан не растворяется в воде и устойчив к теплу, то есть в процессе обработки не теряет большую часть полезных свойств.

Метионин

Метионин - это аминокислота с неприятным запахом (содержит атом серы), которая является предшественником других аминокислот, таких как таурин. Ее антиоксидантные свойства способны защищать организм, подавляя в нем действие вредных веществ. Она также участвует в построении белков и выработке различных гормонов, в том числе адреналина и мелатонина.

Фенилаланин

Фенилаланин является неполярной аминокислотой, которая обладает бензильной боковой цепью и известна своими антидепрессантными свойствами. Она играет важную роль в выработке допамина и адреналина.

Треонин

Эта аминокислота является полярной незаряженной, и после усвоения преобразуется в пируват, играя важную роль в производстве глюкозы и выработке энергии АТФ.

Заменимые аминокислоты

Заменимыми аминокислотами называются те, которые могут быть синтезированы организмом. У вас может возникнуть следующий вопрос: «Если они вырабатываются в организме, тогда зачем мы должны принимать их дополнительно?». Дело в том, что во время физических упражнений, после того как энергия в виде углеводов исчерпана, организм начинает искать другие источники питания. Аминокислоты могут выступать в качестве такого источника, чтобы обеспечить мышцы всем необходимым для продолжения тренировки. Однако организм часто не способен достаточно быстро вырабатывать аминокислоты для удовлетворения возросших во время тренировки потребностей, потому мы должны потреблять их в большем количестве независимо от того, являются они заменимыми или нет.

Аланин

Аланин – одно из простейших органических соединений с точки зрения химической структуры, которое классифицируется как неполярная аминокислота. Аланин играет ключевую роль в глюкозо-аланиновом цикле между печенью и тканями организма. Проще говоря, он вступает в реакцию в тканях, чтобы образовать пируват, а затем глюкозу для использования ее в качестве источника энергии.

Глицин

Глицин – самая маленькая из всех аминокислот, которая связана с выработкой коллагена, а также пролина и лизина. Помимо этого она выступает в качестве нейромедиатора в спинном мозге, стволе головного мозга и сетчатке.

Аспарагиновая кислота

Эта аминокислота участвует в цикле мочевины в организме, а также в процессе, который называется глюконеогенезом (метаболический путь, приводящий к образованию глюкозы). Помимо этого аспарагиновая кислота действует как нейромедиатор, стимулирующий определенные рецепторы в нервной системе.

Аспарагин

Аспарагин необходим для нормальной работы нервной системы, а также он играет важную роль в синтезе аммиака.

Полузаменимые или условнозаменимые аминокислоты

Эти аминокислоты могут вырабатываться организмом в определенном количестве, однако в некоторых обстоятельствах этого количества недостаточно для нормального физиологического функционирования, например во время болезни или при интенсивных тренировках.

Серин

Серин – это протеиногенная аминокислота, которая выполняет ряд биологических функций в организме. Он играет важную роль в метаболизме, ферментативных реакциях и работе мозга.

Аргинин

Аргинин является прекурсором оксида азота. Он уменьшает время восстановления после травм, ускоряет заживление поврежденных тканей и способствует снижению и стабилизации артериального давления.

Тирозин

Тирозин – это протеиногенная аминокислота, которая играет важную роль в передаче сигналов в клетках.

Пролин

Эта аминокислота обладает исключительно жесткой структурой, которая используется для синтеза коллагена, необходимого для поддержания здоровья волос, кожи и ногтей.

Орнитин

Орнитин играет ключевую роль в биосинтезе мочевины, а также, как предполагается, предотвращает появление усталости во время тренировок. Цикл мочевины – это ряд биохимических процессов, в результате которых образуется мочевина для выведения аммиака из организма.

Глутамин

Глутамин является одной из самых популярных полузаменимых аминокислот среди спортсменов, которая участвует в регуляции кислотности в почках, создании клеточной энергии и стимулировании мышечного метаболизма.

Цистеин

Цистеин играет важную роль в ферментативных реакциях в организме. Считается, что он принимает участие в связывании металлов, а также является предшественником определенных антиоксидантов.

Польза и применение аминокислот

Теперь разберемся для чего нужны аминокислоты и для достижения каких целей они эффективны. Аминокислоты являются неотъемлемой частью нашего организма и тех процессов, которые в нем ежедневно происходят. Поддержание должного баланса аминокислот путем употребления добавок продемонстрировало большую пользу для организма от стимулирования мышечного роста до улучшения функций иммунной системы.

1. Мышечный анаболизм, снижение мышечной усталости и помощь в восстановлении мышц

Самая большая польза добавок с аминокислотами заключатся в их способности стимулировать мышечный анаболизм, восстанавливать мышцы и предотвращать появления мышечной усталости.

Лейцин, изолейцин, валин, аспарагин, аспарагиновая кислота и глутамин – это те 6 аминокислот, которые метаболизируются в мышцах в состоянии покоя. Они поддерживают многочисленные метаболические процессы, например, играют основополагающую роль субстратов для синтеза белка и образования энергии, а также являются предшественником глутамина и аланина.

В течение первых 10 минут физических упражнений в организме происходит реакция с участием фермента аланинаминотрансфераза с целью поддержания высокого уровня определенных аминокислот во время тренировки. Промежуточные соединения, которые образуются в результате этой реакции, могут вызывать появление усталости. Однако глутамин выполняет ряд функций в организме, которые позволяют использовать его в качестве источника питания, поэтому глутаминовые добавки способны повышать мышечную энергию и уровень мышечного метаболизма во время тренировок.

Эти полезные свойства добавок с аминокислотами делают их идеальными не только для бодибилдеров, но и для бегунов, спринтеров, а также для людей, ведущих активный образ жизни.

В 2000 году был проведен эксперимент с целью определить реакцию мышечного белка на прием аминокислот. Шесть мужчин и женщин употребляли напиток, содержащий 6 г незаменимых аминокислот или напиток-плацебо, спустя 1 час после тренировки. У тех, кто принимал аминокислоты, наблюдалось увеличение уровня фенилаланина, чего не происходило среди тех, кто принимал плацебо. Это увеличение вызывало анаболический отклик в мышцах, поэтому был сделан вывод о том, что аминокислоты стимулируют белковый анаболизм и синтез белка в мышцах.

Кроме того, в 2003 году в одном из научных обзоров было сказано, что увеличенная концентрация лейцина в организме способна стимулировать синтез мышечного белка при катаболическом состоянии, вызванном ограничениями в пище или утомительными тренировками.

1. Аминокислоты для похудения

Аминокислоты полезны не только для тех, кто хочет нарастить мышцы и улучшить их восстановление, но они также показаны как средство, способствующее избавлению от лишнего веса. В одном из исследований наблюдались 2 группы людей, желающих похудеть и изменить состав тела. Первая группа использовала диету с высоким содержанием аминокислот, а вторая – с низким.

Спустя 16 дней обнаружилось, что группа, принимавшая большее количество аминокислот, потеряла значительно больше жира и меньше мышечной массы, чем другая. В целом, данные свидетельствуют о том, что диета с повышенным содержанием белка и аминокислот и низким содержанием углеводов обеспечивает бо́льшую потерю жира, сохраняя при этом в организме белок.

1. Диабет

Сахарный диабет – это заболевание, при котором организм не в состоянии эффективно регулировать уровень сахара в крови и вырабатывать инсулин. Когда мы потребляем углеводы, уровень глюкозы в организме возрастает. При диабете организм не способен должным образом вырабатывать инсулин, чтобы вернуть уровень сахара в норму, в результате чего развивается гипергликемия. Аминокислоты положительно влияют на уровень сахара в крови. Например, аргинин является предшественником оксида азота, передающего вещества, которое оказывает прямое влияние на чувствительность к инсулину.

1. Воспаление и артрит

Еще одно полезное свойство аминокислот заключается в том, что они могут снижать активность воспалительных процессов в организме. В ходе одного исследования, проведенного в 1973 году, было доказано, что эфиры аминокислот и серосодержащие аминокислоты, в том числе цистеин и метионин, являются эффективными противовоспалительными агентами, которые способны уменьшать последствия отеков и анафилактического шока, и даже снижать воспаление и улучшать состояние при адъювант-индуцированном артрите.

1. Иммунная система

Хотя это может являться новостью для вас, но дефицит пищевого белка или аминокислот ослабляет функции иммунной системы и увеличивает восприимчивость к болезням. В частности, современные исследования показывают, что аргинин, глутамин и цистеин играют важную роль в работе иммунной системы. Например, эти аминокислоты участвуют в активации различных лимфоцитов, естественных клеток-киллеров и макрофагов, вмешиваются в редокс-регуляцию клеточных функций, экспрессию генов и пролиферацию лимфоцитов, а также влияют на выработку антител, цитокинов и других цитотоксичных субстанций. Сегодня ученые приходят к выводу, что добавки, содержащие определенный набор аминокислот, могут улучшить состояние иммунной системы и снизить уровень заболеваемости и смертности.

1. Рождаемость

Недавние исследования доказывают, что добавки с аминокислотами способны поднять уровень рождаемости. Например, в одном из таких исследований участвовали 132 мужчины с нарушениями фертильности. В течение 3 месяцев они принимали добавки с аминокислотами и микроэлементами. В качестве контрольной выступала группа из 73 мужчин с пониженной плодовитостью (субфертильностью), которые принимали плацебо. Все результаты исследования испытуемой группы показали значительное улучшение в области зачатия, по сравнению с контрольной группой. В течение 6 месяцев после завершения эксперимента в группе мужчин принимавших добавки было зафиксировано 34 случая зачатия.

Надеюсь, у вас больше не осталось вопросов зачем нужны аминокислоты, если есть, всегда можно задать вопрос в комментариях.

Добавки с аминокислотами

Если вы получаете все необходимые питательные вещества с пищей, то добавки могут вам не понадобиться. Однако стоит помнить о том, что во время тренировок потребность организма в аминокислотах повышается, поэтому если вы много тренируетесь и хотите нарастить мышцы или похудеть, то, скорее всего добавки будут вам необходимы. Вариантов аминокислот множество, зайдите в любой магазин, они могут быть в порошковой форме, в виде таблеток или капсул.

Аминокислоты в порошке

Аминокислоты в форме порошка выпускаются с различными вкусами, поэтому вы легко можете их добавлять в ваш любимый сок или воду.

Аминокислоты в таблетках

У вас нет ни минуты свободного времени и нужно срочно принять суточную дозу аминокислот? Добавки в форме таблеток идеально подходят для таких ситуаций.

Имейте ввиду, что роль аминокислот в спортивном питании очень велика, чем их больше, тем лучше. Нет смысла брать высокоуглеводистый гейнер, проще купить кило сахара и размешать его с протеином, выйдет дешевле.

Как принимать аминокислоты?

Добавки с аминокислотами лучше всего принимать утром, до тренировки, после тренировки и перед сном, чтобы снизить мышечную усталость и максимизировать мышечный анаболизм и восстановление.

Как правильно принимать аминокислоты того или иного вида, всегда указано на банке. Например, BCAA лучше всего принимать утром после пробуждения, до и после тренировки. Комплексные аминки употребляйте между основными приемами пищи, а также до и после тренировки. Для правильного потребления остальных видов, необходимо учитывать какие еще добавки вы потребляете.

Аминокислоты - главный строительный материал любого живого организма. По своей природе они являются первичными азотистыми веществами растений, которые синтезируются из почвы. Строение и и аминокислот зависят от их состава.

Структура аминокислоты

Каждая ее молекула имеет карбоксильные и аминные группы, которые соединены с радикалом. Если аминокислота содержит 1 карбоксильную и 1 амино-группу, строение ее можно обозначить формулой, представленной ниже.

Аминокислоты, которые имеют 1 кислотную и 1 щелочную группу, называют моноаминомонокарбоновыми. В организмах также синтезируются и функции которых обусловливают 2 карбоксильных группы или 2 аминных группы. Аминокислоты, содержащие 2 карбоксильные и 1 аминную группы, называют моноаминодикарбоновыми, а имеющие 2 аминные и 1 карбоксильную - диаминомонокарбоновыми.

Также они различны по строению органического радикала R. У каждой из них имеется свое наименование и структура. Отсюда и различные функции аминокислот. Именно наличие кислотной и щелочной групп обеспечивает ее высокую реактивность. Эти группы соединяют аминокислоты и образуют полимер - белок. Белки еще именуются полипептидами из-за своего строения.

Аминокислоты как строительный материал

Молекула белка - это цепочка из десятков или сотен аминокислот. Белки отличаются по составу, количеству и порядку расположения аминокислот, ведь число сочетаний из 20 составляющих практически бесконечно. Одни из них имеют весь состав незаменимых аминокислот, иные обходятся без одной или нескольких. Отдельные аминокислоты, структура, функции которых подобны белкам человеческого тела, не применяются в качестве пищевых, так как малорастворимы и не расщепляются ЖКТ. К таким принадлежат белки ногтей, волос, шерсти или перьев.

Функции аминокислот трудно переоценить. Эти вещества выступают главной пищей в рационе людей. Какую функцию выполняют аминокислоты? Они увеличивают рост мышечной массы, помогают укреплению суставов и связок, восстанавливают поврежденные ткани организма и участвуют во всех процессах, происходящих в теле человека.

Незаменимые аминокислоты

Только из добавок или пищевых продуктов можно получить Функции в процессе формирования здоровых суставов, крепких мышц, красивых волос очень значимы. К таким аминокислотам относятся:

• фенилаланин;
• лизин;
• треонин;
• метионин;
• валин;
• лейцин;
• триптофан;
• гистидин;
• изолейцин.

Функции аминокислот незаменимых

Эти кирпичики выполняют важнейшие функции в работе каждой клетки человеческого организма. Они незаметны, пока поступают в организм в достаточном количестве, но их недостаток существенно ухудшает работу всего организма.

1. Валин возобновляет мышцы, служит отличным источником энергии.
2. Гистидин улучшает состав крови, способствует восстановлению и росту мышц, улучшает работу суставов.
3. Изолейцин помогает выработке гемоглобина. Контролирует количество сахара в крови, повышает энергичность человека, выносливость.
4. Лейцин укрепляет иммунитет, следит за уровнем сахара и лейкоцитов в крови. Если уровень лейкоцитов завышен: он их понижает и подключает резервы организма для ликвидации воспаления.
5. Лизин помогает усвоению кальция, что формирует и укрепляет кости. Помогает выработке коллагена, улучшает структуру волос. Для мужчин это отличный анаболик, так как он наращивает мышцы и увеличивает мужскую силу.
6. Метионин нормализует работу пищеварительной системы и печени. Участвует в расщеплении жиров, убирает токсикоз у беременных, благотворно влияет на волосы.
7. Треонин улучшает работу ЖКТ. Повышает иммунитет, участвует в создании эластина и коллагена. Треонин препятствует отложению жира в печени.
8. Триптофан отвечает за эмоции человека. Вырабатывает серотонин - гормон счастья, тем самым нормализует сон, поднимает настроение. Укрощает аппетит, благотворительно влияет на сердечную мышцу и артерии.
9. Фенилаланин служит передатчиком сигналов от нервных клеток в мозг головы. Улучшает настроение, подавляет нездоровый аппетит, улучшает память, повышает восприимчивость, снижает боль.

Дефицит незаменимых аминокислот приводит к остановке роста, нарушению обмена веществ, снижению мышечной массы.

Заменимые аминокислоты

Это такие аминокислоты, строение и функции которых вырабатываются в организме:

• аргинин;
• аланин;
• аспарагин;
• глицин;
• пролин;
• таурин;
• тирозин;
• глутамат;
• серин;
• глутамин;
• орнитин;
• цистеин;
• карнитин.

Функции аминокислот заменимых

1. Цистеин ликвидирует токсические вещества, участвует в создании тканей кожи и мышц, представляет собой естественный антиоксидант.
2. Тирозин снижает физическую усталость, ускоряет метаболизм, ликвидирует стресс и депрессию.
3. Аланин служит для роста мускулатуры, является источником энергии.
4. увеличивает метаболизм и снижает образование аммиака при больших нагрузках.
5. Цистин устраняет боль при травмировании связок и суставов.
6. отвечает за мозговую активность, во время длительных физических нагрузок переходит в глюкозу, вырабатывая энергию.
7. Глутамин восстанавливает мышцы, повышает иммунитет, ускоряет метаболизм, усиливает работу мозга и создает гормон роста.
8. Глицин необходим для работы мышц, расщепления жира, стабилизации артериального давления и сахара в крови.
9. Карнитин перемещает жировые кислоты в клетки, где совершается их расщепление с выделением энергии, в результате чего сжигается лишний жир и генерируется энергия.
10. Орнитин производит гормон роста, участвует в процессе мочеобразования, расщепляет жирные кислоты, помогает выработке инсулина.
11. Пролин обеспечивает производство коллагена, он необходим для связок и суставов.
12. Серин повышает иммунитет и вырабатывает энергию, нужен для быстрого метаболизма жирных кислот и роста мышц.
13. Таурин расщепляет жир, поднимает сопротивляемость организма, синтезирует желчные соли.

Белок и его свойства

Белки, или протеины - высокомолекулярные соединения с содержанием азота. Понятие "протеин", впервые обозначенное Берцелиусом в 1838 г., происходит от греческого слова и означает "первичный", что отображает лидирующее значение протеинов в природе. Разновидность белков дает возможность для существования огромного количества живых существ: от бактерий до человеческого организма. Их существенно больше, чем других макромолекул, ведь белки - это фундамент живой клетки. Составляют приблизительно 20% от массы человеческого тела, больше 50% сухой массы клетки. Такое количество разнообразных белков объясняется свойствами двадцати различных аминокислот, которые взаимодействуют друг с другом и создают полимерные молекулы.

Выдающееся свойство белков - способность к самостоятельному созданию определенной, свойственной конкретному белку пространственной структуры. По белки - это биополимеры с пептидными связями. Для химического состава белков свойственно постоянное среднее содержание азота - приблизительно 16%.

Жизнь, а также рост и развитие организма невозможны без функции белковых аминокислот строить новые клетки. Белки нельзя заменить прочими элементами, их роль в человеческом организме является чрезвычайно важной.

Функции белков

Необходимость белков заключается в таких функциях:

• он необходим для роста и развития, так как выступает главным строительным материалом для создания новых клеток;
• управляет метаболизмом, во время которого освобождается энергия. После принятия пищи скорость метаболизма увеличивается, например, если еда состоит из углеводов, метаболизм ускоряется на 4%, если из белков - на 30%;
• регулируют в организме, благодаря своей гидрофильности - способности притягивать воду;
• усиливают работу иммунной системы, синтезируя антитела, которые защищают от инфекции и ликвидируют угрозу заболевания.

Продукты - источники белков

Мышцы и скелет человека состоят из живых тканей, которые на протяжении жизни не только функционируют, но и обновляются. Восстанавливаются после повреждений, сохраняют свою силу и прочность. Для этого им требуются вполне определенные питательные вещества. Пища обеспечивает организм энергией, необходимой для всех процессов, включая работу мышц, рост и восстановление тканей. А белок в организме используется и как источник энергии, и как стройматериал.

Поэтому очень важно соблюдать его ежедневное использование в пищу. Богатые белком продукты: курица, индейка, постная ветчина, свинина, говядина, рыба, креветки, фасоль, чечевица, бекон, яйца, орех. Все эти продукты обеспечивают организм белком и дают энергию, необходимую для жизни.

Белки составляют материальную основу химической деятельности клетки. Функции белков в природе универсальны. Названию белки, наиболее принятому в отечественной литературе, соответствует термин протеины (от греч. proteios - первый). К настоящему времени достигнуты большие успехи в установлении соотношения структуры и функций белков, механизма их участия в важнейших процессах жизнедеятельности организма и в понимании молекулярных основ патогенеза многих болезней.

В зависимости от молекулярной массы различают пептиды и белки. Пептиды имеют меньшую молекулярную массу, чем белки. Для пептидов более свойственна регуляторная функция (гормоны, ингибиторы и активаторы ферментов, переносчики ионов через мембраны, антибиотики, токсины и др.).

12.1. α -Аминокислоты

12.1.1. Классификация

Пептиды и белки построены из остатков α-аминокислот. Общее число встречающихся в природе аминокислот превышает 100, но некоторые из них обнаружены лишь в определенном сообществе орга- низмов, 20 наиболее важных α-аминокислот постоянно встречаются во всех белках (схема 12.1).

α-Аминокислоты - гетерофункциональные соединения, молекулы которых содержат одновременно аминогруппу и карбоксильную группу у одного и того же атома углерода.

Схема 12.1. Важнейшие α-аминокислоты*

* Сокращенные обозначения применяются только для записи аминокислотных остатков в молекулах пептидов и белков. ** Незаменимые аминокислоты.

Названия α-аминокислот могут быть построены по заместительной номенклатуре, но чаще используются их тривиальные названия.

Тривиальные названия α-аминокислот обычно связаны с источниками выделения. Серин входит в состав фиброина шелка (от лат. serieus - шелковистый); тирозин впервые выделен из сыра (от греч. tyros - сыр); глутамин - из злаковой клейковины (от нем. Gluten - клей); аспарагиновая кислота - из ростков спаржи (от лат. asparagus - спаржа).

Многие α-аминокислоты синтезируются в организме. Некоторые аминокислоты, необходимые для синтеза белков, в организме не образуются и должны поступать извне. Такие аминокислоты называют незаменимыми (см. схему 12.1).

К незаменимым α-аминокислотам относятся:

валин изолейцин метионин триптофан

лейцин лизин треонин фенилаланин

α-Аминокислоты классифицируют несколькими способами в зависимости от признака, положенного в основу их деления на группы.

Одним из классификационных признаков служит химическая природа радикала R. По этому признаку аминокислоты делятся на алифатические, ароматические и гетероциклические (см. схему 12.1).

Алифатические α-аминокислоты. Это наиболее многочисленная группа. Внутри нее аминокислоты подразделяют с привлечением дополнительных классификационных признаков.

В зависимости от числа карбоксильных групп и аминогрупп в молекуле выделяют:

Нейтральные аминокислоты - по одной группе NH 2 и СООН;

Основные аминокислоты - две группы NH 2 и одна группа

СООН;

Кислые аминокислоты - одна группа NH 2 и две группы СООН.

Можно отметить, что в группе алифатических нейтральных аминокислот число атомов углерода в цепи не бывает больше шести. При этом не существует аминокислоты с четырьмя атомами углерода в цепи, а аминокисоты с пятью и шестью атомами углерода имеют только разветвленное строение (валин, лейцин, изолейцин).

В алифатическом радикале могут содержаться «дополнительные» функциональные группы:

Гидроксильная - серин, треонин;

Карбоксильная - аспарагиновая и глутаминовая кислоты;

Тиольная - цистеин;

Амидная - аспарагин, глутамин.

Ароматические α-аминокислоты. К этой группе относятся фенилаланин и тирозин, построенные таким образом, что бензольные кольца в них отделены от общего α-аминокислотного фрагмента метиленовой группой -СН 2-.

Гетероциклические α-аминокислоты. Относящиеся к этой группе гистидин и триптофан содержат гетероциклы - имидазол и индол соответственно. Строение и свойства этих гетероциклов рассмотрены ниже (см. 13.3.1; 13.3.2). Общий принцип построения гетероциклических аминокислот такой же, как и ароматических.

Гетероциклические и ароматические α-аминокислоты можно рассматривать как β-замещенные производные аланина.

К героциклическим относится также аминокислота пролин, в которой вторичная аминогруппа включена в состав пирролидинового

В химии α-аминокислот большое внимание уделяется строению и свойствам «боковых» радикалов R, которые играют важную роль в формировании структуры белков и выполнении ими биологических функций. Большое значение имеют такие характеристики, как полярность «боковых» радикалов, наличие в радикалах функциональных групп и способность этих функциональных групп к ионизации.

В зависимости от бокового радикала выделяют аминокислоты с неполярными (гидрофобными) радикалами и аминокислоты c поляр- ными (гидрофильными) радикалами.

К первой группе относятся аминокислоты с алифатическими боковыми радикалами - аланин, валин, лейцин, изолейцин, метионин - и ароматическими боковыми радикалами - фенилаланин, триптофан.

Ко второй группе принадлежат аминокислоты, у которых в радикале имеются полярные функциональные группы, способные к иони- зации (ионогенные) или не способные переходить в ионное состояние (неионогенные) в условиях организма. Например, в тирозине гидроксильная группа ионогенная (имеет фенольный характер), в серине - неионогенная (имеет спиртовую природу).

Полярные аминокислоты с ионогенными группами в радикалах в определенных условиях могут находиться в ионном (анионном или катионном) состоянии.

12.1.2. Стереоизомерия

Основной тип построения α-аминокислот, т. е. связь одного и того же атома углерода с двумя разными функциональными группами, радикалом и атомом водорода, уже сам по себе предопределяет хираль- ность α-атома углерода. Исключение составляет простейшая аминокислота глицин H 2 NCH 2 COOH, не имеющая центра хиральности.

Конфигурация α-аминокислот определяется по конфигурационному стандарту - глицериновому альдегиду. Расположение в стандартной проекционной формуле Фишера аминогруппы слева (подобно группе ОН в l-глицериновом альдегиде) соответствует l-конфи- гурации, справа - d-конфигурации хирального атома углерода. По R, S-системе α-атом углерода у всех α-аминокислот l-ряда имеет S-, а у d-ряда - R-конфигурацию (исключение составляет цистеин, см. 7.1.2).

Большинство α-аминокислот содержит в молекуле один асимметрический атом углерода и существует в виде двух оптически активных энантиомеров и одного оптически неактивного рацемата. Почти все природные α-аминокислоты принадлежат к l-ряду.

Аминокислоты изолейцин, треонин и 4-гидроксипролин содержат в молекуле по два центра хиральности.

Такие аминокислоты могут существовать в виде четырех стереоизомеров, представляющих собой две пары энантиомеров, каждая из которых образует рацемат. Для построения белков животных организмов используется только один из энантиомеров.

Стереоизомерия изолейцина аналогична рассмотренной ранее стереоизомерии треонина (см. 7.1.3). Из четырех стереоизомеров в состав белков входит l-изолейцин с S-конфигурацией обоих асимметрических атомов углерода С-α и С-β. В названиях другой пары энантиомеров, являющихся диастереомерами по отношению к лейцину, используется приставка алло-.

Расщепление рацематов. Источником получения α-аминокислот l-ряда служат белки, которые подвергают для этого гидролитическому расщеплению. В связи с большой потребностью в отдельных энантиомерах (для синтеза белков, лекарственных веществ и т. п.) разработаны химические методы расщепления синтетических рацемических аминокислот. Предпочтителен ферментативный способ расщепления с использованием ферментов. В настоящее время для разделения рацемических смесей используют хроматографию на хиральных сорбентах.

12.1.3. Кислотно-основные свойства

Амфотерность аминокислот обусловлена кислотными (СООН) и основными (NH 2) функциональными группами в их молекулах. Аминокислоты образуют соли как со щелочами, так и с кислотами.

В кристаллическом состоянии α-аминокислоты существуют как диполярные ионы H3N+ - CHR-COO- (обычно используемая запись

строения аминокислоты в неионизированной форме служит лишь для удобства).

В водном растворе аминокислоты существуют в виде равновесной смеси диполярного иона, катионной и анионной форм.

Положение равновесия зависит от рН среды. У всех аминокислот преобладают катионные формы в сильнокислых (рН 1-2) и анион- ные - в сильнощелочных (рН >11) средах.

Ионное строение обусловливает ряд специфических свойств аминокислот: высокую температуру плавления (выше 200 ?С), растворимость в воде и нерастворимость в неполярных органических растворителях. Способность большинства аминокислот хорошо растворяться в воде является важным фактором обеспечения их биологического функционирования, с нею связаны всасывание аминокислот, их транспорт в организме и т. п.

Полностью протонированная аминокислота (катионная форма) с позиций теории Брёнстеда является двухосновной кислотой,

Отдавая один протон, такая двухосновная кислота превращается в слабую одноосновную кислоту - диполярный ион с одной кислотной группой NH 3 + . Депротонирование диполярного иона приводит к получению анионной формы аминокислоты - карбоксилат-иона, являющегося основанием Брёнстеда. Значения характеризую-

щие кислотные свойства карбоксильной группы аминокислот, обычно лежат в интервале от 1 до 3; значения рK а2 характеризующие кислотность аммониевой группы, - от 9 до 10 (табл. 12.1).

Таблица 12.1. Кислотно-основные свойства важнейших α-аминокислот

Положение равновесия, т. е. соотношение различных форм аминокислоты, в водном растворе при определенных значениях рН существенно зависит от строения радикала, главным образом от присутствия в нем ионогенных групп, играющих роль дополнительных кислотных и основных центров.

Значение рН, при котором концентрация диполярных ионов максимальна, а минимальные концентрации катионных и анионных форм аминокислоты равны, называется изоэлектрической точкой (p/).

Нейтральные α-аминокислоты. Эти аминокислоты имеют значения рI несколько ниже 7 (5,5-6,3) вследствие большей способности к ионизации карбоксильной группы под влиянием -/-эффекта группы NH 2 . Например, у аланина изоэлектрическая точка находится при рН 6,0.

Кислые α-аминокислоты. Эти аминокислоты имеют в радикале дополнительную карбоксильную группу и в сильнокислой среде находятся в полностью протонированной форме. Кислые аминокислоты являются трехосновными (по Брёндстеду) с тремя значениями рК а, как это видно на примере аспарагиновой кислоты (р/ 3,0).

У кислых аминокислот (аспарагиновой и глутаминовой) изоэлектрическая точка находится при рН много ниже 7 (см. табл. 12.1). В организме при физиологических значениях рН (например, рН крови 7,3-7,5) эти кислоты находятся в анионной форме, так как у них ионизированы обе карбоксильные группы.

Основные α-аминокислоты. В случае основных аминокислот изоэлектрические точки находятся в области рН выше 7. В сильно- кислой среде эти соединения также представляют собой трехосновные кислоты, этапы ионизации которых показаны на примере лизина (р/ 9,8).

В организме основные аминокислоты находятся в виде катионов, т. е. у них протонированы обе аминогруппы.

В целом ни одна α -аминокислота in vivo не находится в своей изоэлектрической точке и не попадает в состояние, отвечающее наименьшей растворимости в воде. Все аминокислоты в организме находятся в ионной форме.

12.1.4. Аналитически важные реакции α -аминокислот

α-Аминокислоты как гетерофункциональные соединения вступают в реакции, характерные как для карбоксильной, так и для аминогруппы. Некоторые химические свойства аминокислот обусловлены функциональными группами в радикале. В настоящем разделе рассматриваются реакции, имеющие практическое значение для идентификации и анализа аминокислот.

Этерификация. При взаимодействии аминокислот со спиртами в присутствии кислотного катализатора (например, газообразный хлороводород) с хорошим выходом получаются сложные эфиры в виде гидрохлоридов. Для выделения свободных эфиров реакционную смесь обрабатывают газообразным аммиаком.

Сложные эфиры аминокислот не имеют диполярного строения, поэтому, в отличие от исходных кислот, они растворяются в органических растворителях и обладают летучестью. Так, глицин - крис- таллическое вещество с высокой температурой плавления (292 ?С), а его метиловый эфир - жидкость с температурой кипения 130 ?С. Анализ эфиров аминокислот можно проводить с помощью газожидкостной хроматографии.

Реакция с формальдегидом. Практическое значение имеет реакция с формальдегидом, которая лежит в основе количественного определения аминокислот методом формольного титрования (метод Сёренсена).

Амфотерность аминокислот не позволяет проводить непосредственно титрование их щелочью в аналитических целях. При взаимодействии аминокислот с формальдегидом получаются относительно устойчивые аминоспирты (см. 5.3) - N-гидроксиметильные производные, свободную карбоксильную группу которых затем титруют щелочью.

Качественные реакции. Особенность химии аминокислот и белков заключается в использовании многочисленных качественных (цветных) реакций, составлявших ранее основу химического анализа. В настоящее время, когда исследования проводятся с помощью физико-химических методов, многие качественные реакции продолжают применять для обнаружения α-аминокислот, например, в хроматографическом анализе.

Хелатообразование. С катионами тяжелых металлов α-аминокислоты как бифункциональные соединения образуют внутрикомплексные соли, например, со свежеприготовленным гидроксидом меди(11) в мягких условиях получаются хорошо кристаллизующиеся хелатные

соли меди(11) синего цвета (один из неспецифических способов обнаружения α-аминокислот).

Нингидринная реакция. Общая качественная реакция α-аминокислот - реакция с нингидрином. Продукт реакции имеет синефиолетовый цвет, что используется для визуального обнаружения аминокислот на хроматограммах (на бумаге, в тонком слое), а также для спектрофотометрического определения на аминокислотных анализаторах (продукт поглощает свет в области 550-570 нм).

Дезаминирование. В лабораторных условиях эта реакция осуществляется при действии азотистой кислоты на α-аминокислоты (см. 4.3). При этом образуется соответствующая α-гидроксикислота и выделяется газообразный азот, по объему которого судят о количестве вступившей в реакцию аминокислоты (метод Ван-Слайка).

Ксантопротеиновая реакция. Эта реакция используется для обнаружения ароматических и гетероциклических аминокислот - фенилаланина, тирозина, гистидина, триптофана. Например, при действии концентрированной азотной кислоты на тирозин образуется нитропроизводное, окрашенное в желтый цвет. В щелочной среде окраска становится оранжевой в связи с ионизацией фенольной гидроксильной группы и увеличением вклада аниона в сопряжение.

Существует также ряд частных реакций, позволяющих обнаруживать отдельные аминокислоты.

Триптофан обнаруживают при помощи реакции с п-(диметиламино)бензальдегидом в среде серной кислоты по появляющемуся красно-фиолетовому окрашиванию (реакция Эрлиха). Эта реакция используется для количественного анализа триптофана в продуктах расщепления белков.

Цистеин обнаруживают с помощью нескольких качественных реакций, основанных на реакционной способности содержащейся в нем меркаптогруппы. Например, при нагревании раствора белка с ацетатом свинца (СНзСОО)2РЬ в щелочной среде образуется черный осадок сульфида свинца PbS, что указывает на присутствие в белках цистеина.

12.1.5. Биологически важные химические реакции

В организме под действием различных ферментов осуществляется ряд важных химических превращений аминокислот. К таким пре- вращениям относятся трансаминирование, декарбоксилирование, элиминирование, альдольное расщепление, окислительное дезаминирование, окисление тиольных групп.

Трансаминирование является основным путем биосинтеза α-ами- нокислот из α-оксокислот. Донором аминогруппы служит аминокислота, имеющаяся в клетках в достаточном количестве или избытке, а ее акцептором - α-оксокислота. Аминокислота при этом превращается в оксокислоту, а оксокислота - в аминокислоту с соответствующим строением радикалов. В итоге трансаминирование представляет обратимый процесс взаимообмена амино- и оксо- групп. Пример такой реакции - получение l-глутаминовой кислоты из 2-оксоглутаровой кислоты. Донорной аминокислотой может служить, например, l-аспарагиновая кислота.

α-Аминокислоты содержат в α-положении к карбоксильной группе электроноакцепторную аминогруппу (точнее, протонированную аминогруппу NH 3 +), в связи с чем способны к декарбоксилированию.

Элиминирование свойственно аминокислотам, у которых в боковом радикале в β-положении к карбоксильной группе содержится электроноакцепторная функциональная группа, например гидроксильная или тиольная. Их отщепление приводит к промежуточным реакционноспособным α-енаминокислотам, легко переходящим в таутомерные иминокислоты (аналогия с кето-енольной таутомерией). α-Иминокислоты в результате гидратации по связи C=N и последующего отщепления молекулы аммиака превращаются в α-оксокислоты.

Такой тип превращений имеет название элиминирование-гидратация. Примером служит получение пировиноградной кислоты из серина.

Альдольное расщепление происходит в случае α-аминокислот, у которых в β-положении содержится гидроксильная группа. Например, серин расщепляется с образованием глицина и формальдегида (последний не выделяется в свободном виде, а сразу связывается с коферментом).

Окислительное дезаминирование может осуществляться с участием ферментов и кофермента НАД+ или НАДФ+ (см. 14.3). α-Аминокислоты могут превращаться в α-оксокислоты не только через трансаминирование, но и путем окислительного дезаминирования. Например, из l-глутаминовой кислоты образуется α-оксоглутаровая кислота. На первой стадии реакции осуществляется дегид- рирование (окисление) глутаминовой кислоты до α-иминоглутаровой

кислоты. На второй стадии происходит гидролиз, в результате которого получаются α-оксоглутаровая кислота и аммиак. Стадия гидролиза протекает без участия фермента.

В обратном направлении протекает реакция восстановительного аминирования α-оксокислот. Всегда содержащаяся в клетках α-оксоглутаровая кислота (как продукт метаболизма углеводов) превращается этим путем в L-глутаминовую кислоту.

Окисление тиольных групп лежит в основе взаимопревращений цистеиновых и цистиновых остатков, обеспечивающих ряд окислительно-восстановительных процессов в клетке. Цистеин, как и все тиолы (см. 4.1.2), легко окисляется с образованием дисульфида - цистина. Дисульфидная связь в цистине легко восстанавливается с образованием цистеина.

Благодаря способности тиольной группы к легкому окислению цистеин выполняет защитную функцию при воздействии на орга- низм веществ с высокой окислительной способностью. Кроме того, он был первым лекарственным средством, проявившим противолучевое действие. Цистеин используется в фармацевтической практике в качестве стабилизатора лекарственных препаратов.

Превращение цистеина в цистин приводит к образованию дисульфидных связей, например, в восстановленном глутатионе

(см. 12.2.3).

12.2. Первичная структура пептидов и белков

Условно считают, что пептиды содержат в молекуле до 100 (что соответствует молекулярной массе до 10 тыс.), а белки - более 100 аминокислотных остатков (молекулярная масса от 10 тыс. до нескольких миллионов).

В свою очередь, в группе пептидов принято различать олигопептиды (низкомолекулярные пептиды), содержащие в цепи не более 10 аминокислотных остатков, и полипептиды, в состав цепи которых входит до 100 аминокислотных остатков. Макромолекулы с числом аминокислотных остатков, приближающимся или немного превышающим 100, не разграничивают по понятиям полипептиды и белки, эти термины часто используют как синонимы.

Пептидную и белковую молекулу формально можно представить как продукт поликонденсации α-аминокислот, протекающей с обра- зованием пептидной (амидной) связи между мономерными звеньями (схема 12.2).

Конструкция полиамидной цепи одинакова для всего многообразия пептидов и белков. Эта цепь имеет неразветвленное строение и состоит из чередующихся пептидных (амидных) групп -СО-NH- и фрагментов -CH(R)-.

Один конец цепи, на котором находится аминокислота со свободной группой NH 2, называют N-концом, другой - С-концом,

Схема 12.2. Принцип построения пептидной цепи

на котором находится аминокислота со свободной группой СООН. Пептидные и белковые цепи записывают с N-конца.

12.2.1. Строение пептидной группы

В пептидной (амидной) группе -СО-NH- атом углерода находится в состоянии sp2-гибридизации. Неподеленная пара электронов атома азота вступает в сопряжение с π-электронами двойной связи С=О. С позиций электронного строения пептидная группа представляет собой трехцентровую p,π-сопряженную систему (см. 2.3.1), электронная плотность в которой смещена в сторону более электроотрицательного атома кислорода. Атомы С, Ои N, образующие сопряженную систему, находятся в одной плоскости. Распределение электронной плотности в амидной группе можно представить с по- мощью граничных структур (I) и (II) или смещения электронной плотности в результате +M- и - M-эффектов групп NH и C=O соответственно (III).

В результате сопряжения происходит некоторое выравнивание длин связей. Двойная связь С=О удлиняется до 0,124 нм против обычной длины 0,121 нм, а связь С-N становится короче - 0,132 нм по сравнению с 0,147 нм в обычном случае (рис. 12.1). Плоская сопряженная система в пептидной группе служит причиной затруднения вращения вокруг связи С-N (барьер вращения составляет 63-84 кДж/моль). Таким образом, электронное строение предопре- деляет достаточно жесткую плоскую структуру пептидной группы.

Как видно из рис. 12.1, α-атомы углерода аминокислотных остатков располагаются в плоскости пептидной группы по разные стороны от связи С-N, т. е. в более выгодном тpанс-положении: боковые радикалы R аминокислотных остатков в этом случае будут наиболее удалены друг от друга в пространстве.

Полипептидная цепь имеет удивительно однотипное строение и может быть представлена в виде ряда расположенных под углом друг

Рис. 12.1. Плоскостное расположение пептидной группы -CO-NH- и α-атомов углерода аминокислотных остатков

к другу плоскостей пептидных групп, соединенных между собой через α-атомы углерода связями Сα-N и Сα-Сsp 2 (рис. 12.2). Вращение вокруг этих одинарных связей весьма ограничено вследствие затруднений в пространственном размещении боковых радикалов аминокислотных остатков. Таким образом, электронное и пространственное строение пептидной группы во многом предопределяет структуру полипептидной цепи в целом.

Рис. 12.2. Взаимное положение плоскостей пептидных групп в полипептидной цепи

12.2.2. Состав и аминокислотная последовательность

При единообразно построенной полиамидной цепи специфичность пептидов и белков определяется двумя важнейшими характе- ристиками - аминокислотным составом и аминокислотной последовательностью.

Аминокислотный состав пептидов и белков - это природа и количественное соотношение входящих в них α-аминокислот.

Аминокислотный состав устанавливается путем анализа пептидных и белковых гидролизатов в основном хроматографическими методами. В настоящее время такой анализ осуществляется с помощью аминокислотных анализаторов.

Амидные связи способны гидролизоваться как в кислой, так и щелочной среде (см. 8.3.3). Пептиды и белки гидролизуются с образованием либо более коротких цепей - это так называемый частичный гидролиз, либо смеси аминокислот (в ионной форме) - полный гидролиз. Обычно гидролиз осуществляют в кислой среде, так как в условиях щелочного гидролиза многие аминокислоты неустойчивы. Следует отметить, что гидролизу подвергаются также амидные группы аспарагина и глутамина.

Первичная структура пептидов и белков - это аминокислотная последовательность, т. е. порядок чередования α-аминокислотных остатков.

Первичную структуру определяют путем последовательного отщепления аминокислот с какого-либо конца цепи и их идентификации.

12.2.3. Строение и номенклатура пептидов

Названия пептидов строят путем последовательного перечисления аминокислотных остатков, начиная с N-конца, с добавлением суффикса -ил, кроме последней С-концевой аминокислоты, для которой сохраняется ее полное название. Другими словами, названия

аминокислот, вступивших в образование пептидной связи за счет «своей» группы СООН, оканчиваются в названии пептида на -ил: аланил, валил и т. п. (для остатков аспарагиновой и глутаминовой кислот используют названия «аспартил» и «глутамил» соответствен- но). Названия и символы аминокислот означают их принадлежность к l -ряду, если не указано иное ( d или dl ).

Иногда в сокращенной записи символами Н (как часть аминогруппы) и ОН (как часть карбоксильной группы) уточняется незамещенность функциональных групп концевых аминокислот. Этим способом удобно изображать функциональные производные пептидов; например, амид приведенного выше пептида по С-концевой аминокислоте записывается Н-Asn-Gly-Phe-NH2.

Пептиды содержатся во всех организмах. В отличие от белков они имеют более разнородный аминокислотный состав, в частнос- ти, довольно часто включают аминокислоты d -ряда. В структурном отношении они также более разнообразны: содержат циклические фрагменты, разветвленные цепи и т. д.

Один из наиболее распространенных представителей трипептидов - глутатион - содержится в организме всех животных, в растениях и бактериях.

Цистеин в составе глутатиона обусловливает возможность существования глутатиона как в восстановленной, так и окисленной форме.

Глутатион участвует в ряде окислительно-восстановительных процессов. Он выполняет функцию протектора белков, т. е. вещества, предохраняющего белки со свободными тиольными группами SH от окисления с образованием дисульфидных связей -S-S-. Это касается тех белков, для которых такой процесс нежелателен. Глутатион в этих случаях принимает на себя действие окислителя и таким образом «защищает» белок. При окислении глутатиона происходит межмолекулярное сшивание двух трипептидных фрагментов за счет дисульфидной связи. Процесс обратим.

12.3. Вторичная структура полипептидов и белков

Для высокомолекулярных полипептидов и белков наряду с первичной структурой характерны и более высокие уровни организа- ции, которые называют вторичной, третичной и четвертичной струк- турами.

Вторичная структура описывается пространственной ориентацией основной полипептидной цепи, третичная - трехмерной архитектурой всей белковой молекулы. Как вторичная, так и третичная структура связана с упорядоченным расположением макромолекулярной цепи в пространстве. Третичная и четвертичная структура белков рассматривается в курсе биохимии.

Расчетным путем было показано, что для полипептидной цепи одной из наиболее выгодных конформаций является расположение в пространстве в виде правозакрученной спирали, названной α-спиралью (рис. 12.3, а).

Пространственное расположение α-спирализованной полипептидной цепи можно представить, вообразив, что она обвивает некий

Рис. 12.3. α-Спиральная конформация полипептидной цепи

цилиндр (см. рис. 12.3, б). На один виток спирали в среднем приходится 3,6 аминокислотного остатка, шаг спирали составляет 0,54 нм, диаметр - 0,5 нм. Плоскости двух соседних пептидных групп располагаются при этом под углом 108?, а боковые радикалы аминокислот находятся на наружной стороне спирали, т. е. направлены как бы от поверхности цилиндра.

Основную роль в закреплении такой конформации цепи играют водородные связи, которые в α-спирали образуются между кар- бонильным атомом кислорода каждого первого и атомом водорода NН-группы каждого пятого аминокислотного остатка.

Водородные связи направлены почти параллельно оси α-спирали. Они удерживают цепь в закрученном состоянии.

Обычно белковые цепи спирализованы не полностью, а лишь частично. В таких белках, как миоглобин и гемоглобин, содержатся довольно длинные α-спиральные участки, например цепь миоглобина

спирализована на 75%. Во многих других белках доля спиральных участков в цепи может быть небольшой.

Другим видом вторичной структуры полипептидов и белков является β-структура, называемая также складчатым листом, или складчатым слоем. В складчатые листы укладываются вытянутые полипептидные цепи, связываемые множеством водородных связей между пептидными группами этих цепей (рис. 12.4). Во многих белках одновременно содержатся α-спиральные и β-складчатые структуры.

Рис. 12.4. Вторичная структура полипептидной цепи в виде складчатого листа (β-структура)

) имеют важное значение для мышечной энергии и роста, но вы можете не знать, какое соотношение ВСАА является наилучшим. Предлагаем вашему вниманию ряд рекомендаций от настоящего гуру спортивных добавок, доктора наук Джима Стоппани!

Я встречал препараты ВСАА с самым разным соотношением аминокислот – от 2:1:1 до 10:1:1. Но какая пропорция ВСАА является наилучшей?

Мои постоянные читатели наверняка уже хорошо разбираются в преимуществах аминокислот с разветвленной цепью (ВСАА), которые представлены тремя основными аминокислотами – лейцин, изолейцин и валин. Однако, учитывая, что различные добавки содержат различные соотношения этих трех важнейших аминокислот, существует много путаницы относительно того, какая пропорция ВСАА является наилучшей. Прежде чем мы углубимся в этот вопрос, рассмотрим суть и принцип действия аминокислот с разветвленной цепью.

ВСАА называют аминокислотами с разветвленной цепью ввиду их структуры. Каждая молекула имеет раздвоенный фрагмент, напоминающий ветвь. Помимо особенностей структурного строения, они также особенны по многочисленным другим причинам.

ВСАА генерируют энергию и содействуют сжиганию жира, но главным преимуществом ВСАА является их способность стимулировать рост мышц, а ведь это цель номер один для большинства из нас. Когда дело доходит до построения мышц, являются крайне необходимыми аминокислотами. Важнейшей из трех является лейцин, который играет наиболее значительную роль в стимулировании мышечного роста.

Лейцин – аминокислота №1

Действие лейцина подобно функции ключа в замке зажигания автомобиля. Автомобилем в данном случае являются мышечные клетки и волокна. Зажигание включает процесс синтеза мышечного белка, который аккумулируется в мышцах белка, что приводит к их большему росту. Говоря научным языком, лейцин активизирует комплекс под названием MTOR (рапамицин-ассоциированный белок), который ускоряет синтез мышечного белка и, следовательно, приводит к росту мышц.
Исследования показывают, что у людей, которые добавляют лейцин в пост-тренировочный прием протеинов и углеводов, синтез мышечного белка ускоряется в значительно большей степени, чем у тех, кто употребляет исключительно протеин и углеводы. И именно потому, что лейцин имеет столь важное значение для роста мышц, все, естественно, стараются убедиться, что используют продукт, содержание лейцина в котором больше, чем его товарищей – изолейцина и валина.

Правильное соотношение

Я рекомендую вам использовать BCAA добавку с соотношением лейцина, изолейцина и валина 2:1:1. Во многих спортивных добавках пропорция значительно увеличена в пользу лейцина: в одних – до 8:1:1, в других – до ударного соотношения 10:1:1. Многие люди считают, что, с учетом ведущей роли лейцина в стимулировании роста мышц, BCAA добавка с соотношением ингредиентов 10:1:1 действует в пять раз лучше, чем с соотношением 2:1:1. Но прежде чем вы отправитесь тратить с трудом заработанные деньги на эти якобы высококачественные пищевые добавки, выслушайте меня внимательно.

Оптимальное время для приема ВСАА наступает в период ваших тренировок, равноценно эффективно делать это как до, так и во время или после них. (И да, это в дополнение к протеиновому коктейлю, обогащенному аминокислотами). Одной из причин этого является то, что вам необходимо достаточно лейцина, чтобы спровоцировать синтез мышечного белка. Именно этот факт побуждает многих людей считать, что чем выше коэффициент лейцина в добавке, тем лучше.

Прием некоторых добавок даже предполагает, что вы должны отказаться от двух других ВСАА и принимать только лейцин. Это большая ошибка. С целью доказать это, исследователи сравнивали воздействие лейцина самого по себе с приемом всех трех ВСАА в соотношении 2:1:1. Ученые из Университета Бэйлор испытывали парней студенческого возраста, одна группа которых до и после тренировки на ноги принимала добавку с лейцином, другая - BCAA добавку с пропорцией аминокислот 2:1:1, а третья – плацебо-препараты. Было выявлено, что хотя у принимающих лейцин синтез мышечного белка после тренировки увеличился в большей степени, чем у плацебо-группы, результаты увеличения синтеза белка в группе, принимающей комплексные ВСАА, оказались значительно лучшими, чем у всех других испытуемых. Это одна из причин для выбора пропорции 2:1:1 (или близкой к ней) при приеме спортивных добавок с ВСАА.

Еще одна причина, чтобы использовать добавку с соотношением аминокислот 2:1:1 – это цель увеличения энергии и одновременно уменьшения усталости. ВСАА используются непосредственно мышечными волокнами в качестве источника топлива. Это особенно справедливо во время интенсивных физических упражнений, например, силовых тренировок. Многочисленные исследования показывают, что прием ВСАА перед тренировкой способствует увеличению мышечной выносливости. Что еще более важно, ВСАА помогают уменьшить усталость во время тренировок. Происходит это благодаря той важной роли, которую играет в нашем организме аминокислота валин.

Во время тренировок мозг в больших количествах поглощает триптофан. Триптофан превращается в мозге в 5-гидрокситриптамин, более известный как серотонин. Более высокие уровни серотонина во время тренировки подают сигнал мозгу, что тело утомлено. Это приводит к снижению мышечной силы и выносливости. Валин конкурирует с триптофаном на стадии поступления в головной мозг. И, как правило, валин выигрывает.

Это означает, что, если вы принимаете аминокислоту валин до и/или во время тренировок, меньшее количество триптофана попадает в мозг и преобразовывается в серотонин. Это позволяет мышцам сокращаться с большей силой в течение более длительного времени, прежде чем наступит усталость. Другими словами, вы сможете делать больше повторений в тренажерном зале, быстрее восстанавливаться между подходами и сохранять больше силы и выносливости на завершающем этапе тренировок. Валин также может помочь вам повысить концентрацию и стимулирует работу головного мозга в те дни, когда у вас нет тренировок.

По вышеописанным причинам при приеме спортивных добавок с аминокислотами до, во время и/или после тренировок я рекомендую вам придерживаться пропорции 2:1:1 лейцина к изолейцину и валину.

Максимизируем жигание жира

Если вы заинтересованы в максимизации сжигания жира, есть еще одна причина, почему соотношение аминокислот 2:1:1 является оптимальным. В этом случае на помощь приходит изолейцин. Изолейцин играет ключевую роль в обеспечении жиросжигающего эффекта ВСАА.

Японские исследователи установили, что мыши, которым добавляли изолейцин во время приема пищи с высоким содержанием жиров, набрали значительно меньше жира, чем мыши, которые не получали дополнительный изолейцин. Это связано с возможностью изолейцина активировать специальные рецепторы, известные как PPAR, которые увеличивают сжигание жира и препятствуют его отложению. Функция PPAR заключается в повышении активности генов, которые способствуют большему сжиганию жира в организме путем уменьшения активности генов, которые обычно увеличивают накопление жира.

На самом деле, спортивные добавки с соотношением аминокислот намного выше, чем 2:1:1, могут в каком-то смысле даже препятствовать сохранению энергии, потере жира и росту мышц. Некоторые BCAA-добавки с повышенным содержанием лейцина обеспечивают только 500 мг или меньше валина и изолейцина. Держитесь подальше от таких препаратов! Такого количества вышеуказанных аминокислот не достаточно, чтобы поддерживать энергию и снижать усталость во время тренировок. Его также не достаточно, чтобы увеличить синтез белка в мышцах и, следовательно, способствовать росту мышц.

Вывод

Я рекомендую вам принимать с соотношением аминокислот 2:1:1, обеспечивающие по крайней мере 1 грамм изолейцина и 1 грамм валина на дозу. Но если вы стремитесь к максимальному результату, необходимо в первую очередь ориентироваться на показатель приема по крайней мере 3 граммов лейцина на дозу. Это то минимальное количество, которое необходимо для оптимизации действия MTOR и максимизации синтеза мышечного белка.

Мой совет – принимать 5 г ВСАА в пропорции 2:1:1 (до 3 г лейцина, и немного более 1 г изолейцина и валина) за 30 минут до тренировок.

После тренировки рекомендую принять аналогичную дозу аминокислот. Здесь соотношение 2:1:1 опять же является оптимальным. Пропорция 3:1:1, которая предполагает немного большее содержание лейцина в посттренировочной добавке для инициации синтеза белка, также окажет благоприятный эффект.

Обратите внимание, что ВСАА-препараты следует принимать в дополнение к пред- и посттренировочным коктейлям или одной большой порции протеинового коктейля, которую вы потягиваете до, во время и после тренировки. Этот обогащенный аминокислотами коктейль сам по себе немного повысит поступление в организм BCAA, но не волнуйтесь: вам по-прежнему необходимы три эти важнейшие свободные аминокислоты с разветвленной боковой цепью в спортивных добавках для достижения по-настоящему максимального энергетического эффекта и мышечного роста.